စွမ်းအင်ထုပ်ပိုးထားသော ဤဘက်ထရီများသည် အလွန်အအေးနှင့် အပူတွင် ကောင်းစွာအလုပ်လုပ်သည်။

ကယ်လီဖိုးနီးယားတက္ကသိုလ် San Diego မှ အင်ဂျင်နီယာများသည် အေးခဲပြီး ပူပြင်းသောအပူချိန်တွင် ကောင်းမွန်စွာလုပ်ဆောင်နိုင်သော လစ်သီယမ်-အိုင်ယွန် ဘက်ထရီများကို တီထွင်ခဲ့ပြီး စွမ်းအင်များစွာကို ထုပ်ပိုးပေးခဲ့သည်။သုတေသီများသည် ကျယ်ပြန့်သော အပူချိန်အကွာအဝေးတစ်လျှောက်တွင် ဘက်စုံအသုံးပြုနိုင်ပြီး ကြံ့ခိုင်စေရုံသာမက စွမ်းအင်မြင့် anode နှင့် cathode တို့နှင့်လည်း တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်သော electrolyte ကို တီထွင်ခြင်းဖြင့် ဤလုပ်ဆောင်ချက်ကို ပြီးမြောက်အောင်မြင်ခဲ့ပါသည်။
အပူချိန်ဒဏ်ခံနိုင်သော ဘက်ထရီများNational Academy of Sciences (PNAS) ၏ Proceedings of Sciences (PNAS) တွင် ဇူလိုင် ၄ ရက် အပတ်က ထုတ်ဝေသည့် စာတမ်းတွင် ဖော်ပြထားပါသည်။
ထိုဘက်ထရီများသည် အေးသောရာသီဥတုတွင် လျှပ်စစ်ကားများကို အားတစ်ကြိမ်သွင်းရုံဖြင့် ပိုမိုဝေးကွာသွားစေနိုင်သည်။ပူပြင်းသောရာသီဥတုတွင် ယာဉ်များ၏ဘက်ထရီအိတ်များကို အပူလွန်ကဲမှုမဖြစ်စေရန် အအေးပေးစနစ်များ လိုအပ်ကြောင်း UC San Diego Jacobs School of Engineering မှ nanoengineering မှ ပါမောက္ခ Zheng Chen က ပြောကြားခဲ့သည်။
“ပတ်ဝန်းကျင် အပူချိန်က ဂဏန်းသုံးလုံးအထိ ရောက်နိုင်ပြီး လမ်းတွေ ပိုပူလာနိုင်တဲ့ နေရာတွေမှာ အပူချိန်မြင့်တဲ့ လည်ပတ်မှု လိုအပ်တယ်။လျှပ်စစ်ကားများတွင် ဘက်ထရီအိတ်များသည် အများအားဖြင့် ကြမ်းပြင်အောက်တွင်ရှိပြီး ပူသောလမ်းများအနီးတွင် ရှိနေသည်” ဟု UC San Diego Sustainable Power and Energy Center ၏ ပါမောက္ခအဖွဲ့ဝင်လည်းဖြစ်သည့် Chen က ရှင်းပြသည်။“ထို့ပြင်၊ လည်ပတ်နေစဉ်အတွင်း လျှပ်စီးကြောင်းတစ်ခုရှိရုံဖြင့် ဘက်ထရီများ ပူနွေးလာသည်။ဘက်ထရီများသည် မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် ဤပူနွေးမှုကို သည်းမခံနိုင်ပါက ၎င်းတို့၏ စွမ်းဆောင်ရည် လျင်မြန်စွာ ကျဆင်းသွားလိမ့်မည်”
စမ်းသပ်မှုများတွင် အထောက်အထား-အယူအဆဘက်ထရီများသည် -40 နှင့် 50 C (-40 နှင့် 122 F) တွင် ၎င်းတို့၏ စွမ်းအင်စွမ်းရည်၏ 87.5% နှင့် 115.9% အသီးသီး ထားရှိခဲ့သည်။၎င်းတို့တွင် မြင့်မားသော Coulombic ထိရောက်မှု 98.2% နှင့် 98.7% အသီးသီးရှိပါသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ဘက်ထရီများသည် အလုပ်မလုပ်မီတွင် အားသွင်းခြင်းနှင့် စွန့်ထုတ်သည့် စက်ဝန်းများကို ပိုမိုလုပ်ဆောင်နိုင်သည်ဟု ဆိုလိုသည်။
Chen နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များ တီထွင်ထုတ်လုပ်ခဲ့သော ဘက်ထရီများသည် ၎င်းတို့၏ electrolyte ကြောင့် အအေးနှင့် အပူဒဏ်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိသည်။၎င်းကို လီသီယမ်ဆားဖြင့် ရောစပ်ထားသော dibutyl ether အရည်ဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည်။dibutyl ether ၏ အထူးအင်္ဂါရပ်မှာ ၎င်း၏ မော်လီကျူးများသည် လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းနှင့် အားနည်းစွာ ချည်နှောင်ထားသည်။တစ်နည်းအားဖြင့်ဆိုရသော် ဘက်ထရီအားလည်ပတ်သည်နှင့်အမျှ electrolyte မော်လီကျူးများသည် လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းများကို အလွယ်တကူ စွန့်ပစ်နိုင်သည်။ယခင်လေ့လာမှုတစ်ခုတွင် သုတေသီများ ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သော ဤအားနည်းသော မော်လီကျူး အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုသည် သုညအပူချိန်တွင် ဘက်ထရီစွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည်။ထို့အပြင်၊ dibutyl ether သည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် အရည်ရှိနေသောကြောင့် (၎င်းတွင် ဆူမှတ် 141 C, သို့မဟုတ် 286 F) ရှိသောကြောင့် အပူကို အလွယ်တကူ ခံယူနိုင်သည်။
လစ်သီယမ်-ဆာလ်ဖာဓာတုဗေဒများကို တည်ငြိမ်စေသည်။
ဤ electrolyte ၏ထူးခြားချက်မှာ ၎င်းသည် လီသီယမ်သတ္တုဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော anode နှင့် ဆာလဖာဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော cathode ပါရှိသော အားပြန်သွင်းနိုင်သော ဘက်ထရီအမျိုးအစားဖြစ်သည့် လီသီယမ်-ဆာလဖာဘက်ထရီနှင့် တွဲဖက်အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။Lithium-sulfur ဘက်ထရီများသည် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ မြင့်မားပြီး ကုန်ကျစရိတ်သက်သာမည်ဟု ကတိပေးသောကြောင့် မျိုးဆက်သစ် ဘက်ထရီနည်းပညာများ၏ မရှိမဖြစ် အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။၎င်းတို့သည် ယနေ့ခေတ် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများထက် စွမ်းအင်တစ်ကီလိုဂရမ်လျှင် နှစ်ဆအထိ သိုလှောင်ထားနိုင်သည် — ၎င်းသည် ဘက်ထရီအိတ်၏ အလေးချိန်ကို မတိုးစေဘဲ လျှပ်စစ်ကားများ၏ အကွာအဝေးကို နှစ်ဆတိုးနိုင်သည်။ထို့အပြင် ဆာလဖာသည် ရိုးရာ လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ cathodes များတွင် အသုံးပြုသည့် ကိုဘော့ထက် အရင်းအမြစ်အတွက် ပိုမိုများပြားပြီး ပြဿနာနည်းပါးသည်။
ဒါပေမယ့် လစ်သီယမ်-ဆာလ်ဖာဘက်ထရီတွေမှာ ပြဿနာရှိပါတယ်။cathode နှင့် anode နှစ်ခုစလုံးသည် super reactive ဖြစ်သည်။ဆာလဖာ cathodes များသည် ဘက်ထရီ လည်ပတ်နေစဉ်အတွင်း ပျော်ဝင်နိုင်သောကြောင့် ဓာတ်ပြုပါသည်။ဤပြဿနာသည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် ပိုဆိုးလာသည်။လစ်သီယမ်သတ္တု anodes များသည် ဘက်ထရီ၏ အစိတ်အပိုင်းများကို ထိုးဖောက်နိုင်ပြီး တာတိုပတ်လမ်းဖြစ်စေသည့် dendrites ဟုခေါ်သော အပ်နှင့်တူသော အဆောက်အဦများ ဖြစ်ပေါ်လာတတ်သည်။ရလဒ်အနေဖြင့်၊ လီသီယမ်-ဆာလ်ဖာ ဘက်ထရီများသည် ဆယ်ဂဏန်းအထိသာ လည်ပတ်နိုင်သည်။
"စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆမြင့်တဲ့ ဘက်ထရီကို လိုချင်ရင်၊ ယေဘုယျအားဖြင့်တော့ အလွန်ကြမ်းတမ်းပြီး ရှုပ်ထွေးတဲ့ ဓာတုဗေဒဘာသာရပ်ကို အသုံးပြုဖို့ လိုအပ်ပါတယ်" လို့ Chen က ဆိုပါတယ်။“စွမ်းအင်မြင့်မားခြင်းဆိုသည်မှာ တုံ့ပြန်မှုများ ပိုမိုဖြစ်ပေါ်နေခြင်းကိုဆိုလိုသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ တည်ငြိမ်မှုနည်းခြင်း၊ ယုတ်ညံ့မှုပိုများလာခြင်းကို ဆိုလိုသည်။တည်ငြိမ်သော စွမ်းအင်မြင့်ဘက်ထရီတစ်ခု ပြုလုပ်ခြင်းသည် ခက်ခဲသော အလုပ်ဖြစ်သည်— ကျယ်ပြန့်သော အပူချိန်အကွာအဝေးကို ဖြတ်ကျော်ရန် ကြိုးစားခြင်းသည် ပို၍ပင် စိန်ခေါ်မှုဖြစ်သည်။
UC San Diego အဖွဲ့မှ ထုတ်လုပ်သော dibutyl ether electrolyte သည် မြင့်မားသော နှင့် နိမ့်သော အပူချိန်တွင်ပင် ဤပြဿနာများကို ကာကွယ်ပေးပါသည်။၎င်းတို့ စမ်းသပ်ထားသည့် ဘက်ထရီများသည် ပုံမှန် လီသီယမ် ဆာလဖာ ဘက်ထရီထက် စက်ဘီးစီးခြင်းထက် များစွာ ပိုကြာပါသည်။"ကျွန်ုပ်တို့၏ electrolyte သည် မြင့်မားသော conductivity နှင့် interfacial တည်ငြိမ်မှုကိုပေးဆောင်စဉ် cathode side နှင့် anode side နှစ်ခုလုံးကို တိုးတက်ကောင်းမွန်အောင် ကူညီပေးသည်" ဟု Chen မှပြောကြားခဲ့သည်။
အဖွဲ့သည် ဆာလဖာ ကတ်သိုဒိတ်ကို ပိုလီမာအဖြစ် ဆက်ကပ်ခြင်းဖြင့် ပိုမိုတည်ငြိမ်စေရန်လည်း တီထွင်ခဲ့သည်။၎င်းသည် ဆာလဖာများကို အီလက်ထရွန်းထဲသို့ ပိုမိုပျော်ဝင်အောင် တားဆီးပေးသည်။
နောက်အဆင့်များတွင် ဘက်ထရီ ဓာတုဗေဒကို ချဲ့ထွင်ခြင်း၊ ပိုမိုမြင့်မားသော အပူချိန်များတွင် လုပ်ဆောင်နိုင်စေရန်နှင့် သံသရာသက်တမ်းကို ပိုမိုသက်တမ်းတိုးစေခြင်း ပါဝင်သည်။
စာရွက်- "အပူချိန်ဒဏ်ခံနိုင်သော လီသီယမ်-ဆာလဖာ ဘက်ထရီများအတွက် သတ္တုရွေးချယ်မှု စံနှုန်းများ"ပူးတွဲရေးသားသူ Guorui Cai၊ John Holoubek၊ Mingqian Li၊ Hongpeng Gao၊ Yijie Yin၊ Sicen Yu၊ Haodong Liu၊ Tod A. Pascal နှင့် Ping Liu တို့သည် UC San Diego တွင် အားလုံးပါဝင်သည်။
ဤလုပ်ငန်းကို NASA ၏ အာကာသနည်းပညာ သုတေသန ထောက်ပံ့ကြေး အစီအစဉ် (ECF 80NSSC18K1512)၊ UC San Diego Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC၊ ထောက်ပံ့ငွေ DMR-2011924) မှတဆင့် အမျိုးသား သိပ္ပံဖောင်ဒေးရှင်းမှ ပံ့ပိုးကူညီခဲ့ပြီး၊ Advanced Battery Materials Research Program (Battery500 Consortium၊ DE-EE0007764) မှတဆင့် US စွမ်းအင်ဌာန၏ ယာဉ်နည်းပညာများ။ဤလုပ်ငန်းကို အမျိုးသားသိပ္ပံဖောင်ဒေးရှင်းမှ ပံ့ပိုးပေးထားသည့် National Nanotechnology Coordinated Infrastructure ၏ အဖွဲ့ဝင် UC San Diego မှ San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) တွင် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း လုပ်ဆောင်ခဲ့ပါသည်။