ကာဗွန်ထုတ်လွှတ်မှု လျှော့ချရန် အရေးတကြီး လိုအပ်မှုသည် လျှပ်စစ်သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးနှင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားကို လိုင်းပေါ်တွင် နေရောင်ခြည်နှင့် လေအား ဖြန့်ကျက်ချဲ့ထွင်ခြင်းဆီသို့ လျင်မြန်စွာ ရွေ့လျားစေပါသည်။ ဤလမ်းကြောင်းများသည် မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း တိုးလာပါက၊ ပိုမိုကောင်းမွန်သော လျှပ်စစ်စွမ်းအင်ကို သိုလှောင်ရန် နည်းလမ်းများ လိုအပ်လာမည်ဖြစ်သည်။
Esther နှင့် Harold E. Edgerton မှ သိပ္ပံနှင့် အင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ လက်ထောက်ပါမောက္ခ ဒေါက်တာ Elsa Olivetti က ရာသီဥတုပြောင်းလဲမှုဆိုင်ရာ ခြိမ်းခြောက်မှုကို ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းရန် ကျွန်ုပ်တို့ရနိုင်သည့် မဟာဗျူဟာများ လိုအပ်သည်ဟု ဆိုသည်။ ရှင်းနေသည်မှာ၊ grid-based အစုလိုက်အပြုံလိုက် သိုလှောင်မှုနည်းပညာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးသည် အရေးကြီးပါသည်။ သို့သော် မိုဘိုင်းအက်ပလီကေးရှင်းများ အထူးသဖြင့် သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး အတွက် သုတေသနများစွာသည် ယနေ့ခေတ်ကို လိုက်လျောညီထွေဖြစ်စေရန် အာရုံစိုက်နေပါသည်။လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်း ဘက်ထရီများပိုမိုဘေးကင်းစေရန်၊ သေးငယ်ပြီး ၎င်းတို့၏အရွယ်အစားနှင့် အလေးချိန်အတွက် စွမ်းအင်ပိုမိုသိုလှောင်နိုင်စေရန်။
သမားရိုးကျ လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် ဆက်လက်တိုးတက်နေသော်လည်း ၎င်းတို့၏ဖွဲ့စည်းပုံကြောင့် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းအားဖြင့် ၎င်းတို့၏ ကန့်သတ်ချက်များ ကျန်ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများတွင် လျှပ်ကူးပစ္စည်းနှစ်ခု၊ အပြုသဘောတစ်ခုနှင့် အနုတ်လက္ခဏာတစ်ခု၊ အော်ဂဲနစ် (ကာဗွန်ပါဝင်သော) အရည်ဖြင့် ညှပ်ထားသည်။ ဘက်ထရီအား အားသွင်းပြီး အားပြန်ထုတ်သောအခါတွင် အားသွင်းထားသော လစ်သီယမ်အမှုန်များ (သို့မဟုတ် အိုင်းယွန်း) များကို အရည် electrolyte မှတဆင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုမှ အခြားတစ်ခုသို့ ပေးပို့သည်။
ဤဒီဇိုင်းအတွက် ပြဿနာတစ်ခုမှာ အချို့သော ဗို့အားများနှင့် အပူချိန်များတွင် အရည် electrolyte သည် မငြိမ်မသက်ဖြစ်လာနိုင်ပြီး မီးစွဲနိုင်သည်။ ဘက်ထရီများသည် သာမန်အသုံးပြုမှုအောက်တွင် ယေဘုယျအားဖြင့် ဘေးကင်းသော်လည်း အန္တရာယ်ရှိနေဆဲဖြစ်ကြောင်း Olivetti အဖွဲ့မှ သုတေသနပညာရှင် ဒေါက်တာ Kevin Huang Ph.D.'15 က ပြောကြားခဲ့သည်။
နောက်ပြဿနာတစ်ခုကတော့ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီတွေဟာ ကားတွေမှာသုံးဖို့ မသင့်တော်ပါဘူး။ ကြီးမားလေးလံသော ဘက္ထရီအထုပ်များသည် နေရာယူသည်၊ ယာဉ်၏ အလေးချိန်ကို တိုးစေပြီး ဆီစားနှုန်းကို လျှော့ချပေးသည်။ သို့သော် ယနေ့ခေတ် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများကို ၎င်းတို့၏ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆကို ထိန်းသိမ်းထားချိန်တွင် သေးငယ်ပေါ့ပါးစေရန် ပြုလုပ်ရန် ခက်ခဲသည်မှာ သက်သေပြနေပါသည်။
ဤပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်၊ သုတေသီများသည် All-solid သို့မဟုတ် Solid-state ဗားရှင်းကိုဖန်တီးရန်အတွက် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ အဓိကအင်္ဂါရပ်များကို ပြောင်းလဲလျက်ရှိသည်။ ၎င်းတို့သည် ဗို့အားနှင့် အပူချိန် ကျယ်ပြန့်သော အကွာအဝေးထက် တည်ငြိမ်သော ပါးလွှာသော အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်းဖြင့် အလယ်ရှိ အရည်အီလက်ထရိုလစ်ကို အစားထိုးသည်။ ဤအစိုင်အခဲ အီလက်ထရိုလစ်ဖြင့် ၎င်းတို့သည် စွမ်းရည်မြင့် အပြုသဘောဆောင်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် လစ်သီယမ်သတ္တုအနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို အသုံးပြုကာ ပုံမှန်အပေါက်များသော ကာဗွန်အလွှာထက် အဆပေါင်းများစွာ ပိုထူပါသည်။ ဤပြောင်းလဲမှုများသည် ၎င်း၏ စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုစွမ်းရည်ကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် ပိုမိုသေးငယ်သော ဆဲလ်တစ်ခုလုံးကို ရရှိစေပြီး စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ ပိုမိုမြင့်မားစေသည်။
ဤအင်္ဂါရပ်များ - ပိုမိုကောင်းမွန်သော ဘေးကင်းမှုနှင့် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ ပိုကောင်းသည်။- ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော Solid-state ဘက်ထရီများ၏ အမွှမ်းတင်အခံရဆုံး အကျိုးကျေးဇူးနှစ်ရပ် ဖြစ်နိုင်သော်လည်း၊ ဤအရာများအားလုံးသည် ရှေ့သို့မျှော်မြင်ကာ မျှော်လင့်ထားပြီးဖြစ်၍ မရနိုင်ပေ။ မည်သို့ပင်ဆိုစေကာမူ၊ ဤဖြစ်နိုင်ချေသည် သုတေသီများစွာသည် ဤကတိအတိုင်းလုပ်ဆောင်ပေးမည့် ပစ္စည်းများနှင့် ဒီဇိုင်းများကို ရှာဖွေရန် ရုန်းကန်နေပါသည်။
ဓာတ်ခွဲခန်းကို ကျော်လွန်၍ တွေးတော၊
သုတေသီများသည် ဓာတ်ခွဲခန်းတွင် အလားအလာရှိသော အံ့သြဖွယ်ကောင်းသော ဇာတ်လမ်းများစွာကို ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သည်။ သို့သော် Olivetti နှင့် Huang တို့သည် ရာသီဥတုပြောင်းလဲမှုဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှု၏ အရေးတကြီးဖြစ်သည့်အတွက် နောက်ထပ်လက်တွေ့ထည့်သွင်းစဉ်းစားမှုများသည် အရေးကြီးသည်ဟု ယုံကြည်ကြသည်။ ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော ပစ္စည်းများနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်များကို အကဲဖြတ်ရန် ဓာတ်ခွဲခန်းတွင် သုတေသီများသည် မက်ထရစ်များ အမြဲရှိသည် ဟု Olivetti ကဆိုသည်။ ဥပမာများတွင် စွမ်းအင်သိုလှောင်နိုင်စွမ်းနှင့် အားသွင်း/ထုတ်လွှတ်မှုနှုန်းများ ပါဝင်နိုင်သည်။ သို့သော် ရည်ရွယ်ချက်မှာ အကောင်အထည် ဖော်မည်ဆိုပါက၊ လျင်မြန်သော အတိုင်းအတာအတွက် အလားအလာကို အတိအကျ ဖြေရှင်းနိုင်သည့် မက်ထရစ်များ ထည့်သွင်းရန် အကြံပြုအပ်ပါသည်။
ပစ္စည်းများနှင့် ရရှိနိုင်မှု
အစိုင်အခဲ inorganic electrolytes ၏ကမ္ဘာတွင်၊ ဆာလဖာပါဝင်သောအောက်ဆီဂျင်နှင့်ဆာလဖိုက်များပါ ၀ င်သောအောက်ဆိုဒ်အမျိုးအစားနှစ်ခုရှိသည်။ တန်တလမ်ကို သံဖြူနှင့် နီအိုဘီယမ် တူးဖော်မှု၏ ရလဒ်အဖြစ် ထုတ်လုပ်သည်။ သမိုင်းဆိုင်ရာ အချက်အလက်များအရ တန်တလမ်ထုတ်လုပ်မှုသည် သံဖြူနှင့် နီအိုဘီယမ်ကို တူးဖော်စဉ်အတွင်း ဂျာမနီယမ်၏ အမြင့်ဆုံးအလားအလာနှင့် ပိုမိုနီးစပ်ကြောင်း ပြသသည်။ ထို့ကြောင့် တန်တလမ်ရရှိနိုင်မှုသည် LLZO-အခြေခံဆဲလ်များ ချဲ့ထွင်ခြင်းအတွက် ပိုမိုစိုးရိမ်စရာဖြစ်သည်။
သို့သော်၊ မြေပြင်တွင် ဒြပ်စင်တစ်ခု၏ရရှိနိုင်မှုကို သိရှိခြင်းသည် ထုတ်လုပ်သူများလက်သို့ရောက်ရန် လိုအပ်သောအဆင့်များကို မဖြေရှင်းနိုင်ပါ။ ထို့ကြောင့် သုတေသီများသည် သတ္တုတူးဖော်ခြင်း၊ ပြုပြင်ခြင်း၊ သန့်စင်ခြင်း၊ သယ်ယူပို့ဆောင်ခြင်းစသည်ဖြင့် ထောက်ပံ့ရေးကွင်းဆက်၏ နောက်ဆက်တွဲမေးခွန်းတစ်ရပ်ကို စူးစမ်းလေ့လာခဲ့သည်။ ထောက်ပံ့မှု ပေါများသည်ဟု ယူဆပါက အဆိုပါပစ္စည်းများ ပေးပို့ခြင်းအတွက် ထောက်ပံ့ရေးကွင်းဆက်သည် ကြီးထွားလာမှုကို ပြည့်မီစေရန် လျင်မြန်စွာ ချဲ့ထွင်နိုင်ပါသလား။ ဘက်ထရီလိုအပ်ချက်?
နမူနာခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတစ်ခုတွင်၊ ၎င်းတို့သည် ဂျာမနီယမ်နှင့် တန်တလမ်အတွက် ထောက်ပံ့ရေးကွင်းဆက်သည် ခန့်မှန်းထားသည့် 2030 လျှပ်စစ်ကားများအတွက် ဘက်ထရီများ ပံ့ပိုးပေးရန်အတွက် တစ်နှစ်ထက်တစ်နှစ် ကြီးထွားရန် လိုအပ်မည်ကို ကြည့်ရှုခဲ့ကြသည်။ ဥပမာအနေဖြင့်၊ 2030 ခုနှစ်အတွက် ပစ်မှတ်အဖြစ် ရည်ညွှန်းလေ့ရှိသော လျှပ်စစ်ကား တစ်စီးသည် စုစုပေါင်း 100 gigawatt နာရီ စွမ်းအင် ပေးစွမ်းရန် ဘက်ထရီ အလုံအလောက် ထုတ်လုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဤရည်မှန်းချက်ကိုအောင်မြင်ရန်၊ LGPS ဘက်ထရီများကိုသာအသုံးပြုခြင်းဖြင့်၊ ဂျာမနီယမ်ထောက်ပံ့ရေးကွင်းဆက်သည် ယခင်က အမြင့်ဆုံးတိုးတက်မှုနှုန်း 7% ဝန်းကျင်ရှိသောကြောင့် တစ်နှစ်ထက်တစ်နှစ် 50% တိုးရန် လိုအပ်မည်ဖြစ်သည်။ LLZO ဆဲလ်များကိုသာ အသုံးပြု၍ တန်တလမ်အတွက် ထောက်ပံ့ရေးကွင်းဆက်သည် 30% ဝန်းကျင် ကြီးထွားရန် လိုအပ်မည်ဖြစ်သည် - တိုးတက်မှုနှုန်းသည် သမိုင်းဝင် အမြင့်ဆုံး 10% ဝန်းကျင်ထက် ပိုကောင်းသည်။
ဤဥပမာများသည် ကွဲပြားခြားနားသော အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်းများ၏ ကြီးထွားမှုအလားအလာကို အကဲဖြတ်ရာတွင် ပစ္စည်းရရှိနိုင်မှုနှင့် ထောက်ပံ့မှုကွင်းဆက်ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် အရေးကြီးကြောင်း ဖော်ပြသည် ဟု Huang ကပြောသည်- ပစ္စည်းတစ်ခု၏ ပမာဏသည် ပြဿနာမဟုတ်သော်လည်း၊ ဂျာမနီယမ်ကိစ္စတွင်ကဲ့သို့ အားလုံးကို ချဲ့ထွင်ခြင်း၊ အနာဂတ်လျှပ်စစ်ကားများ ထုတ်လုပ်မှုနှင့် ကိုက်ညီရန် ထောက်ပံ့ရေးကွင်းဆက်ရှိ အဆင့်များသည် မကြုံစဖူးနီးပါး တိုးတက်မှုနှုန်း လိုအပ်ပါသည်။
ပစ္စည်းများနှင့် စီမံဆောင်ရွက်ပေးခြင်း။
ဘက်ထရီ ဒီဇိုင်းတစ်ခု၏ အရွယ်အစား စွမ်းရည်ကို အကဲဖြတ်ရာတွင် ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည့် နောက်အချက်တစ်ခုမှာ ထုတ်လုပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်၏ အခက်အခဲနှင့် ကုန်ကျစရိတ်အပေါ် သက်ရောက်မှုတို့ ဖြစ်သည်။ Solid-State ဘက်ထရီများ ထုတ်လုပ်ရာတွင် ပါဝင်သည့် အဆင့်များစွာမှာ မလွဲမသွေ ရှိနေပြီး မည်သည့် အဆင့်မဆို ပျက်ကွက်ပါက အောင်မြင်စွာ ထုတ်လုပ်နိုင်သော ဆဲလ်တစ်ခုစီ၏ ကုန်ကျစရိတ်ကို တိုးစေသည်။
ထုတ်လုပ်ရေးအခက်အခဲအတွက် proxy တစ်ခုအနေဖြင့် Olivetti၊ Ceder နှင့် Huang တို့သည် ၎င်းတို့၏ဒေတာဘေ့စ်တွင် ရွေးချယ်ထားသော solid-state ဘက်ထရီဒီဇိုင်းများ၏ စုစုပေါင်းကုန်ကျစရိတ်အပေါ် ကျရှုံးမှုနှုန်းအပေါ် သက်ရောက်မှုကို စူးစမ်းလေ့လာခဲ့သည်။ ဥပမာတစ်ခုတွင်၊ ၎င်းတို့သည် အောက်ဆိုဒ် LLZO ကိုအာရုံစိုက်ခဲ့သည်။ LLZO သည် အလွန်ကြွပ်ဆတ်ပြီး စွမ်းဆောင်ရည်မြင့်မားသော အစိုင်အခဲအခြေအနေဘက်ထရီများတွင် အသုံးပြုရန် လုံလောက်သော ပါးလွှာသော အခင်းကြီးများဖြစ်ပြီး ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်တွင် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် အက်ကွဲခြင်း သို့မဟုတ် ကွဲထွက်ဖွယ်ရှိသည်။
ထိုသို့သော မအောင်မြင်မှုများ၏ ကုန်ကျစရိတ် သက်ရောက်မှုများကို ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် ၎င်းတို့သည် LLZO ဆဲလ်များ တပ်ဆင်ခြင်းတွင် ပါဝင်သည့် အဓိက လုပ်ဆောင်ခြင်း အဆင့်လေးဆင့်ကို တုပထားသည်။ အဆင့်တစ်ခုစီတွင်၊ ၎င်းတို့သည် မအောင်မြင်ဘဲ အောင်မြင်စွာလုပ်ဆောင်ခဲ့သော စုစုပေါင်းဆဲလ်များ၏ အချိုးအစားဟု ယူဆရသည့် အထွက်နှုန်းအပေါ်အခြေခံ၍ ကုန်ကျစရိတ်ကို တွက်ချက်ပါသည်။ LLZO အတွက်၊ ၎င်းတို့လေ့လာခဲ့သော အခြားဒီဇိုင်းများထက် အထွက်နှုန်းသည် များစွာနိမ့်ပါးပါသည်။ ထို့အပြင် အထွက်နှုန်း ကျဆင်းလာသည်နှင့်အမျှ ဆဲလ်စွမ်းအင်၏ တစ်ကီလိုဝပ်နာရီ (kWh) ကုန်ကျစရိတ် သိသိသာသာ တိုးလာသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ နောက်ဆုံး cathode အပူပေးသည့်အဆင့်တွင် နောက်ထပ်ဆဲလ် 5% ကို ထည့်လိုက်သောအခါ ကုန်ကျစရိတ်သည် $30/kWh ခန့် တိုးလာသည် - ထိုဆဲလ်များအတွက် ယေဘုယျလက်ခံထားသော ပစ်မှတ်ကုန်ကျစရိတ်မှာ $100/kWh ဖြစ်ကြောင်း ထည့်သွင်းစဉ်းစားထားသော သေးငယ်သောပြောင်းလဲမှုတစ်ခုဖြစ်သည်။ ရှင်းနေသည်မှာ၊ ထုတ်လုပ်ရေးအခက်အခဲများသည် ဒီဇိုင်းကို အကြီးစားလက်ခံကျင့်သုံးနိုင်မှုအပေါ် လေးနက်သောအကျိုးသက်ရောက်မှုရှိနိုင်သည်။
တင်ချိန်- စက်တင်ဘာ-၀၉-၂၀၂၂