ဆောင်းရာသီရောက်တော့မယ်၊ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီတွေရဲ့ အပူချိန်နိမ့်ကျမှုဖြစ်စဉ်ကို ကြည့်ပါ။

လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်သည် ၎င်းတို့၏ အရွေ့ဝိသေသလက္ခဏာများကြောင့် များစွာသက်ရောက်မှုရှိသည်။ Li+ သည် ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းတွင် မြှုပ်နှံထားသောအခါတွင် ပထမဆုံး ဖျက်သိမ်းရန် လိုအပ်သောကြောင့် စွမ်းအင်အချို့ကို စားသုံးရန်နှင့် Li+ ၏ ဂရပ်ဖိုက်သို့ ပျံ့နှံ့မှုကို ဟန့်တားရန် လိုအပ်သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနှင့်၊ Li+ သည် ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းမှ အဖြေသို့ ထုတ်လွှတ်လိုက်သောအခါ၊ ဖြေရှင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် ဦးစွာဖြစ်ပေါ်လာမည်ဖြစ်ပြီး၊ ဖြေရှင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် စွမ်းအင်သုံးစွဲရန်မလိုအပ်ပါ။ Li+ သည် ဂရပ်ဖိုက်အား လျင်မြန်စွာ ဖယ်ရှားနိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းအား လက်ခံမှု သိသိသာသာ အားနည်းသွားစေသည်။ ထုတ်လွှတ်မှုလက်ခံနိုင်မှုတွင်။

နိမ့်သောအပူချိန်တွင်၊ အနုတ်လက္ခဏာဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အရွေ့ဝိသေသလက္ခဏာများသည် ပိုမိုကောင်းမွန်လာပြီး ပိုဆိုးလာသည်။ ထို့ကြောင့် အားသွင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ electrochemical polarization သည် သိသာထင်ရှားစွာ ပြင်းထန်လာပြီး၊ ၎င်းသည် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် သတ္တုလီသီယမ်မိုးရွာခြင်းကို အလွယ်တကူဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ ဂျာမနီနိုင်ငံ၊ မြူးနစ်နည်းပညာတက္ကသိုလ်မှ Christian von Lüders ၏ သုတေသနပြုချက်အရ -2°C တွင် အားသွင်းနှုန်း C/2 ကျော်လွန်သွားပြီး သတ္တုလီသီယမ်မိုးရွာသွန်းမှု သိသိသာသာတိုးလာကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ C/2 နှုန်းတွင်၊ ဆန့်ကျင်ဘက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ လစ်သီယမ်ပလပ်စတစ်ပမာဏသည် အားတစ်ခုလုံးနှင့် ပတ်သက်သည်။ စွမ်းရည်၏ 5.5% ဖြစ်သော်လည်း 9C ချဲ့ထွင်မှုအောက် 1% သို့ ရောက်ရှိမည်ဖြစ်သည်။ မိုးရေကျနေသော သတ္တုလစ်သီယမ်သည် ပိုမိုဖွံ့ဖြိုးလာပြီး နောက်ဆုံးတွင် လစ်သီယမ် ဒန်းဒရိုက်များ ဖြစ်လာနိုင်ပြီး၊ အမြှေးပါးကို ထိုးဖောက်ကာ အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများ၏ တိုတောင်းသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ထို့ကြောင့် အပူချိန်နိမ့်သောနေရာတွင် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီအား တတ်နိုင်သမျှ ရှောင်ကြဉ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဘက်ထရီအား နိမ့်သော အပူချိန်တွင် အားသွင်းရသည့်အခါ၊ အနှုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းမှ သတ္တုဓာတ် လီသီယမ် ရွာသွန်းကြောင်း သေချာစေရန် အားသွင်းပြီးနောက် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီအား တတ်နိုင်သမျှ အားသွင်းရန် လျှပ်စစ်မီးငယ်ကို ရွေးချယ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဂရပ်ဖိုက်နှင့် ဓာတ်ပြုနိုင်ပြီး အနုတ်ဂရက်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် ပြန်လည်ထည့်သွင်းနိုင်သည်။

မြူးနစ်နည်းပညာတက္ကသိုလ်မှ Veronika Zinth နှင့် အခြားအရာများသည် -20°C နိမ့်သောအပူချိန်တွင် လီသီယမ်ဘက်ထရီများ၏ လီသီယမ်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ကို လေ့လာရန် နျူထရွန်ကွဲပြားခြင်းနှင့် အခြားနည်းလမ်းများကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ Neutron diffraction သည် မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း ထောက်လှမ်းမှုနည်းလမ်းအသစ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ XRD နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ နျူထရွန် ကွဲပြားမှုသည် အလင်းဒြပ်စင်များ (Li, O, N, etc.) နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ပိုမိုထိခိုက်လွယ်သောကြောင့် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများကို မပျက်စီးအောင် စမ်းသပ်ရန်အတွက် အလွန်သင့်လျော်ပါသည်။

စမ်းသပ်မှုတွင် VeronikaZinth သည် အပူချိန်နိမ့်သောအချိန်တွင် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ လီသီယမ်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ကို လေ့လာရန် NMC111/graphite 18650 ဘက်ထရီကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ အောက်ဖော်ပြပါပုံတွင်ပြထားသည့်လုပ်ငန်းစဉ်အတိုင်း စမ်းသပ်နေစဉ်အတွင်း ဘက်ထရီအား အားသွင်းပြီး အားပြန်လွှတ်ပါသည်။

အောက်ဖော်ပြပါပုံသည် C/30 နှုန်းအားဖြင့် ဒုတိယအားသွင်းချိန်အတွင်း မတူညီသော SoC များအောက်တွင် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အဆင့်ပြောင်းလဲမှုကို ပြသသည်။ 30.9% SoC တွင်၊ အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အဆင့်များသည် အဓိကအားဖြင့် LiC12၊ Li1-XC18 နှင့် LiC6 Composition ပမာဏ အနည်းငယ်သာ ဖြစ်ပုံရသည်။ SoC သည် 46% ကျော်လွန်ပြီးနောက် LiC12 ၏ diffraction intensity သည် ဆက်လက်လျော့ကျသွားပြီး LiC6 ၏ ပါဝါသည် ဆက်လက်တိုးလာနေသည်။ သို့သော်လည်း နောက်ဆုံးအားသွင်းပြီးသည်နှင့်ပင်၊ အပူချိန်နိမ့်သောနေရာတွင် 1503mAh သာ အားသွင်းထားသောကြောင့် (အခန်းအပူချိန်တွင် 1950mAh) LiC12 သည် အနှုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် ရှိနေပါသည်။ အားသွင်းစက်ကို C/100 သို့ လျှော့ချလိုက်သည်ဆိုပါစို့။ ယင်းအခြေအနေတွင်၊ ဘက်ထရီသည် နိမ့်သောအပူချိန်တွင် 1950mAh စွမ်းရည်ကို ဆက်လက်ရရှိနိုင်ပြီး အပူချိန်နိမ့်ချိန်တွင် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ ပါဝါကျဆင်းမှုသည် အဓိကအားဖြင့် အရွေ့အခြေအနေများယိုယွင်းခြင်းကြောင့်ဖြစ်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။

အောက်ဖော်ပြပါပုံသည် -5°C နိမ့်သောအပူချိန်တွင် C/20 နှုန်းအရ အားသွင်းစဉ်အတွင်း အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် ဂရပ်ဖိုက်၏ အဆင့်ပြောင်းလဲမှုကို ပြသထားသည်။ ဂရပ်ဖိုက်၏ အဆင့်ပြောင်းလဲမှုသည် C/30 နှုန်းအားသွင်းခြင်းနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သိသိသာသာ ကွာခြားသည်ကို တွေ့မြင်နိုင်သည်။ SoC>40% သည် C/12 အားသွင်းနှုန်းအောက်ရှိ ဘက်ထရီ၏အဆင့်အားသွင်းမှုအား SoC>5% တွင် သိသိသာသာနှေးကွေးသွားသည့်အခါ၊ LiC6 အဆင့်အားကောင်းမှုသည် C/30 ထက် သိသိသာသာ အားနည်းသွားသည်ကို ပုံမှတွေ့မြင်နိုင်ပါသည်။ တာဝန်ခံနှုန်း။ ၎င်းသည် C/5 ၏အတော်လေးမြင့်မားသောနှုန်းတွင်၊ LiC12 လျော့နည်းသွားပါက လီသီယမ်သည် ဆက်ကာဆက်ကာဖြစ်ပြီး LiC6 အဖြစ်သို့ပြောင်းလဲသွားသည်ကိုပြသသည်။

အောက်ပါပုံသည် C/30 နှင့် C/5 နှုန်းများဖြင့် အားသွင်းသည့်အခါ အနုတ်ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အဆင့်ပြောင်းလဲမှုများကို နှိုင်းယှဉ်ထားသည်။ ပုံတွင်ဖော်ပြထားသည်မှာ မတူညီသော အားသွင်းနှုန်းနှစ်ခုအတွက်၊ လစ်သီယမ်ညံ့ဖျင်းသောအဆင့် Li1-XC18 သည် အလွန်ဆင်တူပါသည်။ ကွာခြားချက်ကို LiC12 နှင့် LiC6 အဆင့်နှစ်ခုတွင် အဓိကအားဖြင့် ထင်ဟပ်ပါသည်။ အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းရှိ အဆင့်ပြောင်းလဲမှုလမ်းကြောင်းသည် အားသွင်းမှု၏ ကနဦးအဆင့်တွင် အားသွင်းမှုနှုန်းနှစ်ခုအောက်၌ အတော်လေးနီးစပ်သည်ဟု ပုံမှတွေ့နိုင်သည်။ LiC12 အဆင့်အတွက် အားသွင်းစွမ်းရည် 950mAh (49% SoC) သို့ရောက်ရှိသောအခါ ပြောင်းလဲလာသော လမ်းကြောင်းသည် ကွဲပြားသွားပါသည်။ 1100mAh (56.4% SoC) ပါလာသောအခါတွင် ချဲ့ထွင်မှုနှစ်ခုအောက်ရှိ LiC12 အဆင့်သည် သိသာထင်ရှားသောကွာဟချက်ကို ပြသလာသည်။ နိမ့်သောနှုန်း C/30 ဖြင့် အားသွင်းသောအခါ၊ LiC12 အဆင့် ကျဆင်းမှုသည် အလွန်လျင်မြန်သော်လည်း C/12 နှုန်းတွင် LiC5 အဆင့် ကျဆင်းမှုသည် အလွန်နှေးကွေးပါသည်။ ဆိုလိုသည်မှာ၊ အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် လစ်သီယမ်ထည့်သွင်းခြင်း၏ အရွေ့အခြေအနေများသည် အပူချိန်နိမ့်ချိန်တွင် ယိုယွင်းလာသည်။ LiC12 သည် LiC6 အဆင့်အမြန်နှုန်းကို ထုတ်ပေးရန် Lithium ကို ထပ်လောင်း intercalates ပြုလုပ်သည်။ တစ်ဆက်တည်းတွင်၊ LiC6 အဆင့်သည် C/30 နိမ့်နှုန်းဖြင့် အလွန်လျင်မြန်စွာ တိုးလာသော်လည်း C/5 နှုန်းတွင် များစွာနှေးကွေးသည်။ C/5 နှုန်းတွင်၊ ပိုမိုသေးငယ်သော Li ကို graphite ၏ crystal structure တွင်ထည့်သွင်းထားကြောင်းပြသသည်၊ သို့သော်စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ C/1520.5 အားသွင်းနှုန်းတွင်ဘက်ထရီ၏အားသွင်းနိုင်မှုပမာဏ (5mAh) သည် C/30 ထက်ပိုမိုမြင့်မားသည်ကိုပြသသည်။ ကောက်ခံနှုန်း/၃၀။ ပါဝါ (1503.5mAh) ပိုများသည်။ အနုတ်ဂရက်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် ထည့်သွင်းမထားသော အပိုလီကို သတ္တုလီသီယမ်ပုံစံဖြင့် ဂရပ်ဖိုက်မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ရွာသွန်းနိုင်ဖွယ်ရှိသည်။ အားသွင်းမှု ပြီးဆုံးပြီးနောက် ရပ်နေသည့် လုပ်ငန်းစဉ်သည် ၎င်းကို ဘေးဘက်မှ—အနည်းငယ် သက်သေပြသည်။

အောက်ဖော်ပြပါပုံသည် အားသွင်းပြီးနောက်နှင့် နာရီ 20 ကြာထားပြီးနောက် အနုတ်ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အဆင့်ဖွဲ့စည်းပုံကို ပြသထားသည်။ အားသွင်းမှုအဆုံးတွင်၊ အားသွင်းနှုန်းနှစ်ခုအောက်တွင် အနှုတ်ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဆင့်သည် အလွန်ကွာခြားပါသည်။ C/5 တွင်၊ ဂရပ်ဖိုက် anode ရှိ LiC12 အချိုးသည် ပိုများပြီး LiC6 ရာခိုင်နှုန်းသည် နည်းပါးသော်လည်း နာရီ 20 ကြာရပ်ပြီးနောက်၊ ၎င်းတို့နှစ်ခုကြား ကွာခြားချက်မှာ အနည်းငယ်မျှသာ ဖြစ်လာသည်။

အောက်တွင်ဖော်ပြထားသောပုံသည် 20h သိုလှောင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်းအနုတ်လက္ခဏာဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏အဆင့်ပြောင်းလဲမှုကိုပြသသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း နှစ်ခု၏ အဆင့်များသည် အစပိုင်းတွင် အလွန်ကွာခြားနေသေးသော်လည်း၊ သိုလှောင်ချိန် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ အားသွင်းမှု အမျိုးအစား နှစ်ခုသည် ချဲ့ထွင်မှုအောက်ရှိ ဂရပ်ဖိုက် anode ၏ အဆင့်သည် အလွန်နီးကပ်နေပြီဖြစ်သည်။ LiC12 ကို ဖယ်ထုတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း LiC6 သို့ ဆက်လက်ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး၊ ဖယ်ထုတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း Li သည် ဂရပ်ဖိုက်တွင် ဆက်လက်ထည့်သွင်းနေမည်ဖြစ်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ Li ၏ ဤအစိတ်အပိုင်းသည် အပူချိန်နိမ့်ချိန်တွင် အနုတ်လက္ခဏာ ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်ကို သတ္တုလစ်သီယမ်ဖြင့် ရွာသွန်းစေခြင်း ဖြစ်နိုင်သည်။ C/30 နှုန်းဖြင့် အားသွင်းခြင်း၏ အဆုံးတွင်၊ အနုတ် ဂရပ်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ လစ်သီယမ် ပေါင်းစည်းမှု ဒီဂရီမှာ 68% ရှိကြောင်း ထပ်လောင်း ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာချက်များက ပြသခဲ့သည်။ သို့တိုင်၊ ဖယ်ခွာပြီးနောက် လစ်သီယမ် ပေါင်းစည်းမှုအဆင့်သည် 71% တိုးလာပြီး 3% တိုးလာသည်။ C/5 နှုန်းဖြင့် အားသွင်းအပြီးတွင် အနှုတ်ဂရက်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ လီသီယမ်ထည့်သွင်းမှုဒီဂရီမှာ 58% ဖြစ်သော်လည်း နာရီ 20 ကြာထားပြီးနောက် 70% အထိ တိုးလာပြီး စုစုပေါင်း 12% တိုးလာသည်။

အထက်ဖော်ပြပါ သုတေသနပြုချက်များအရ အပူချိန်နိမ့်သောအချိန်တွင် အားသွင်းသည့်အခါ အရွေ့အပြောင်းအခြေအနေများ ယိုယွင်းလာခြင်းကြောင့် ဘက်ထရီပမာဏ လျော့နည်းသွားမည်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ဂရပ်ဖိုက် လီသီယမ် ထည့်သွင်းမှုနှုန်း ကျဆင်းသွားခြင်းကြောင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ လစ်သီယမ်သတ္တုကို လျှပ်ကူးပေးမည်ဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း အချိန်အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ သိမ်းဆည်းပြီးနောက်၊ သတ္တုလစ်သီယမ်၏ ဤအစိတ်အပိုင်းကို ဂရပ်ဖိုက်တွင် ထပ်မံထည့်သွင်းနိုင်သည်။ လက်တွေ့အသုံးပြုရာတွင်၊ သိုလှောင်ချိန်သည် မကြာခဏတိုတောင်းပြီး သတ္တုလစ်သီယမ်အားလုံးကို ဂရပ်ဖိုက်ထဲသို့ ထပ်မံထည့်သွင်းနိုင်စေရန် အာမခံချက်မရှိသောကြောင့် အချို့သောသတ္တုလစ်သီယမ်သည် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် ဆက်လက်တည်ရှိနေနိုင်သည်။ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ မျက်နှာပြင်သည် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိခိုက်စေပြီး လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ၏ ဘေးကင်းမှုကို အန္တရာယ်ဖြစ်စေသည့် လီသီယမ် ဒန်းဒရိုက်များ ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ အပူချိန်နိမ့်သောနေရာတွင် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီအား အားမသွင်းရန် ကြိုးစားပါ။ နိမ့်သောလျှပ်စီးကြောင်းနှင့် သတ်မှတ်ပြီးနောက်၊ အနုတ်ဂရက်ဖိုက်လျှပ်ကူးပစ္စည်းရှိ သတ္တုလစ်သီယမ်ကို ဖယ်ရှားရန် လုံလောက်သော စင်အချိန်ကို သေချာပါစေ။

ဤဆောင်းပါးသည် အဓိကအားဖြင့် အောက်ပါစာရွက်စာတမ်းများကို ရည်ညွှန်းပါသည်။ အစီရင်ခံစာကို ဆက်စပ်သိပ္ပံနည်းကျ လက်ရာများ၊ စာသင်ခန်း သင်ကြားမှုနှင့် သိပ္ပံနည်းကျ သုတေသနပြုရန်သာ အသုံးပြုပါသည်။ စီးပွားဖြစ်သုံးရန်မဟုတ်ပါ။ သင့်တွင် မူပိုင်ခွင့်ဆိုင်ရာ ပြဿနာများရှိပါက ကျွန်ုပ်တို့ထံ ဆက်သွယ်နိုင်ပါသည်။

1. lithium-ion capacitors များတွင် ဂရပ်ဖိုက်ပစ္စည်းများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို အမှတ်အသားပြုခြင်း၊ Electrochimica Acta 55 (2010) 3330 - 3335 , SRSivakkumar, JY Nerkar,AG Pandolfo

2. Lithium-ion ဘက်ထရီများတွင် လျှပ်စီးကြောင်းပြေလျော့မှုနှင့် နျူထရွန် diffraction တွင် စုံစမ်းစစ်ဆေးသော လီသီယမ်၊ ပါဝါအရင်းအမြစ်များ 342(2017)17-23၊ Christian von Lüders၊ Veronika Zinth၊ Simon V.Erhard၊ Patrick J.Osswald၊ Michael Hofman , Ralph Gilles , Andreas Jossen

3. လစ်သီယမ်ဘက်ထရီများတွင် လစ်သီယမ်အဖြစ်ဖြင့် ပတ်ထားသော နျူထရွန် diffraction ဖြင့် စုံစမ်းထားသော လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၊ ပါဝါအရင်းအမြစ်များ 271 (2014) 152-159၊ Veronika Zinth၊ Christian von Lüders၊ Michael Hofmann၊ Johannes Hattendorff၊ Irmgard Erhard၊ Joana Rebelo-Kornmeier၊ Andreas Jossen၊ Ralph Gilles