කාබන් විමෝචනය අවම කිරීමේ හදිසි අවශ්‍යතාවය වන්නේ ප්‍රවාහනය විද්‍යුත්කරණය කිරීම සඳහා වේගවත් පියවරක් ගෙනයාම සහ විදුලිබල පද්ධතියට සූර්ය සහ සුළං බලය යෙදවීම පුළුල් කිරීමයි. මෙම ප්‍රවණතා අපේක්ෂා කළ පරිදි උත්සන්න වුවහොත්, විදුලි ශක්තිය ගබඩා කිරීමේ වඩා හොඳ ක්‍රමවල අවශ්‍යතාවය තීව්‍ර වනු ඇත.
දේශගුණික විපර්යාස තර්ජනයට මුහුණ දීම සඳහා අපට ලබාගත හැකි සියලු උපාය මාර්ග අවශ්ය බව එස්තර් සහ හැරල්ඩ් ඊ. එඩ්ගර්ටන් හි ද්රව්ය විද්‍යාව සහ ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ සහකාර මහාචාර්ය ආචාර්ය එල්සා ඔලිවෙට්ටි පවසයි. පැහැදිලිවම, ජාලක මත පදනම් වූ ස්කන්ධ ගබඩා කිරීමේ තාක්ෂණයන් සංවර්ධනය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ. නමුත් ජංගම යෙදුම් සඳහා - විශේෂයෙන් ප්‍රවාහනය - බොහෝ පර්යේෂණ අද දින අනුවර්තනය කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇතලිතියම්-අයන බැටරිආරක්ෂිත, කුඩා සහ ඔවුන්ගේ ප්රමාණය සහ බර සඳහා වැඩි ශක්තියක් ගබඩා කිරීමට හැකි වීම.
සාම්ප්‍රදායික ලිතියම්-අයන බැටරි අඛණ්ඩව වැඩිදියුණු වන නමුත් ඒවායේ ව්‍යුහය හේතුවෙන් ඒවායේ සීමාවන් පවතී.ලිතියම්-අයන බැටරි කාබනික (කාබන් අඩංගු) ද්‍රවයක සැන්ඩ්විච් කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රෝඩ දෙකකින් සමන්විත වේ, එකක් ධනාත්මක සහ එක් සෘණ. බැටරිය ආරෝපණය කර විසර්ජනය කරන විට, ආරෝපිත ලිතියම් අංශු (හෝ අයන) ද්රව ඉලෙක්ට්රෝලය හරහා එක් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයකින් අනෙකට ගමන් කරයි.
මෙම සැලසුමේ ඇති එක් ගැටළුවක් නම්, ඇතැම් වෝල්ටීයතා සහ උෂ්ණත්වවලදී, ද්රව ඉලෙක්ට්රෝලය වාෂ්පශීලී වී ගිනි ගැනීමයි. සාමාන්‍ය භාවිතය යටතේ බැටරි සාමාන්‍යයෙන් ආරක්ෂිත වන නමුත් අවදානම පවතින බව ඔලිවෙට්ටිගේ කණ්ඩායමේ පර්යේෂණ විද්‍යාඥ ආචාර්ය කෙවින් හුවාං පීඑච්ඩී'15 පවසයි.
තවත් ගැටළුවක් වන්නේ ලිතියම්-අයන බැටරි මෝටර් රථවල භාවිතයට නුසුදුසු වීමයි. විශාල, බර බැටරි ඇසුරුම් අවකාශය ලබාගෙන, වාහනයේ සමස්ත බර වැඩි කර ඉන්ධන කාර්යක්ෂමතාව අඩු කරයි. නමුත් අද පවතින ලිතියම්-අයන බැටරි කුඩා හා සැහැල්ලු බවට පත් කිරීම දුෂ්කර වන අතර ඒවායේ ශක්ති ඝනත්වය - බර ග්‍රෑම් එකකට ගබඩා කර ඇති ශක්ති ප්රමාණය පවත්වා ගෙන යයි.
මෙම ගැටළු විසඳීම සඳහා, පර්යේෂකයන් ලිතියම්-අයන බැටරිවල ප්‍රධාන ලක්ෂණ වෙනස් කරමින් සියලුම ඝණ හෝ ඝණ තත්වයේ අනුවාදයක් නිර්මාණය කරයි. ඔවුන් පුළුල් පරාසයක වෝල්ටීයතා සහ උෂ්ණත්වවලදී ස්ථායී වන තුනී ඝන විද්යුත් විච්ඡේදකයක් සමඟ මධ්යයේ ද්රව ඉලෙක්ට්රෝලය ප්රතිස්ථාපනය කරයි. මෙම ඝන විද්යුත් විච්ඡේදකය සමඟින්, ඔවුන් සාමාන්‍ය සිදුරු සහිත කාබන් ස්ථරයට වඩා ඝනකමෙන් අඩු අධි ධාරිතා ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් සහ අධි ධාරිතාවකින් යුත් ලිතියම් ලෝහ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් භාවිතා කළහ. මෙම වෙනස්කම් නිසා එහි ශක්ති ගබඩා ධාරිතාවය පවත්වා ගනිමින්, වැඩි ශක්ති ඝනත්වයක් ඇති කරන අතරම, වඩා කුඩා සමස්ත සෛලයකට ඉඩ ලබා දේ.
මෙම විශේෂාංග - වැඩි දියුණු කළ ආරක්ෂාව සහ වැඩි ශක්ති ඝනත්වය- විය හැකි ඝණ-තත්‍ර බැටරිවල බහුලවම ප්‍රකාශ කරන ලද ප්‍රතිලාභ දෙක විය හැකිය, නමුත් මේ සියල්ල ඉදිරි දැක්ම සහ බලාපොරොත්තු වන අතර අත්‍යවශ්‍යයෙන්ම සාක්ෂාත් කරගත නොහැක. එසේ වුවද, මෙම හැකියාව බොහෝ පර්යේෂකයන් මෙම පොරොන්දුව ඉටු කරන ද්රව්ය සහ මෝස්තර සොයා ගැනීමට පොරකමින් සිටී.
රසායනාගාරයෙන් ඔබ්බට සිතීම
පර්යේෂකයන් රසායනාගාරයේදී බලාපොරොත්තු සහගත ලෙස පෙනෙන කුතුහලය දනවන අවස්ථා ගණනාවක් ඉදිරිපත් කර ඇත. නමුත් ඔලිවෙට්ටි සහ හුවාං විශ්වාස කරන්නේ දේශගුණික විපර්යාස අභියෝගයේ හදිසි අවශ්‍යතාවය සැලකිල්ලට ගෙන අමතර ප්‍රායෝගික සලකා බැලීම් වැදගත් විය හැකි බවයි. හැකි ද්රව්ය සහ ක්‍රියාවලීන් ඇගයීම සඳහා පර්යේෂකයන් වන අපට සෑම විටම විද්‍යාගාරයේ ප්‍රමිතික තිබේ, ඔලිවෙට්ටි පවසයි. උදාහරණ ලෙස බලශක්ති ගබඩා ධාරිතාව සහ ආරෝපණ/විසර්ජන අනුපාත ඇතුළත් විය හැක. නමුත් ඉලක්කය ක්‍රියාවට නැංවීම නම්, වේගවත් පරිමාණය සඳහා විභවය නිශ්චිතව ආමන්ත්‍රණය කරන ප්‍රමිතික එකතු කිරීමට අපි යෝජනා කරමු.
ද්රව්ය සහ ලබා ගැනීමේ හැකියාව
ඝන අකාබනික විද්යුත් විච්ඡේදක ලෝකයේ ප්‍රධාන ද්රව්ය වර්ග දෙකක් ඇත - ඔක්සිජන් අඩංගු ඔක්සයිඩ් සහ සල්ෆර් අඩංගු සල්ෆයිඩ්. ටැන්ටලම් නිපදවනු ලබන්නේ ටින් සහ නයෝබියම් කැණීමේ අතුරු ඵලයක් ලෙසය. ඓතිහාසික දත්ත පෙන්නුම් කරන්නේ ටින් සහ නයෝබියම් කැණීමේදී ටැන්ටලම් නිෂ්පාදනය ජර්මනියම් නිෂ්පාදනයට වඩා විභව උපරිමයට ආසන්න බවයි. එබැවින් ටැන්ටලම් ලබා ගැනීමේ හැකියාව LLZO මත පදනම් වූ සෛල විශාලනය කිරීම සඳහා වැඩි සැලකිල්ලක් දක්වයි.
කෙසේ වෙතත්, භූමියේ ඇති මූලද්රව්යයක් ඇති බව දැන ගැනීමෙන් එය නිෂ්පාදකයින් අතට ගැනීමට අවශ්ය පියවර විසඳන්නේ නැත. එබැවින් පර්යේෂකයන් ප්‍රධාන මූලද්‍රව්‍ය - පතල් කැණීම, සැකසීම, පිරිපහදු කිරීම, ප්‍රවාහනය යනාදී සැපයුම් දාමය පිළිබඳ පසු විපරම් ප්‍රශ්නයක් විමර්ශනය කළහ. බහුල සැපයුමක් ඇතැයි උපකල්පනය කළහොත්, මෙම ද්රව්ය බෙදා හැරීමේ සැපයුම් දාමය වර්ධනය වන ප්‍රමාණයට සරිලන පරිදි ඉක්මනින් පුළුල් කළ හැකිද? බැටරි සඳහා ඉල්ලුම?
නියැදි විශ්ලේෂණයක දී, ප්‍රක්ෂේපිත 2030 විදුලි වාහන ඇණිය සඳහා බැටරි සැපයීම සඳහා ජර්මනියම් සහ ටැන්ටලම් සඳහා සැපයුම් දාමය වසරින් වසර වර්ධනය වීමට අවශ්ය කොපමණ දැයි සොයා බැලූහ. උදාහරණයක් ලෙස, බොහෝ විට 2030 සඳහා ඉලක්කයක් ලෙස දක්වා ඇති විදුළි වාහන සමූහයකට, සම්පූර්ණ ගිගාවොට් පැය 100ක ශක්තියක් සැපයීමට ප්‍රමාණවත් බැටරි නිපදවීමට අවශ්ය වේ. මෙම ඉලක්කය සපුරා ගැනීම සඳහා, LGPS බැටරි පමණක් භාවිතා කරමින්, ජර්මනියම් සැපයුම් දාමය වසරින් වසර 50% කින් වර්ධනය වීමට අවශ්ය වනු ඇත. LLZO සෛල පමණක් භාවිතා කරමින්, ටැන්ටලම් සඳහා සැපයුම් දාමය 30% කින් පමණ වර්ධනය විය යුතුය - වර්ධන වේගය ඓතිහාසික උපරිමය වන 10% ට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය.
විවිධ ඝන විද්යුත් විච්ඡේදකවල පරිමාණය කිරීමේ විභවය තක්සේරු කිරීමේදී ද්රව්ය පවතින බව සහ සැපයුම් දාමය සලකා බැලීමේ වැදගත්කම මෙම උදාහරණවලින් පෙන්නුම් කරයි, Huang පවසයි: ද්‍රව්‍යයක ප්රමාණය ප්‍රශ්නයක් නොවුනත්, ජර්මනියේ දී මෙන්, සියල්ල පරිමාණය කිරීම අනාගත විදුලි වාහන නිෂ්පාදනයට ගැලපෙන සැපයුම් දාමයේ පියවරයන් සඳහා පෙර නොවූ විරූ වර්ධන වේගයක් අවශ්ය විය හැකිය.
ද්රව්ය සහ සැකසුම්
බැටරි සැලසුමක පරිමාණය කිරීමේ හැකියාව තක්සේරු කිරීමේදී සලකා බැලිය යුතු තවත් සාධකයක් වන්නේ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේ දුෂ්කරතාවය සහ එය පිරිවැයට ඇති කළ හැකි බලපෑමයි. ඝන තත්වයේ බැටරියක් නිෂ්පාදනය කිරීමේදී අනිවාර්යයෙන් බොහෝ පියවරයන් ඇතුළත් වන අතර, කිසියම් පියවරක් අසාර්ථක වීමෙන් සාර්ථක ලෙස නිපදවන සෑම සෛලයකම පිරිවැය වැඩිවේ.
නිෂ්පාදන අපහසුතා සඳහා ප්‍රොක්සියක් ලෙස, Olivetti, Ceder සහ Huang ඔවුන්ගේ දත්ත ගබඩාවේ තෝරාගත් ඝන-තත්ත්ව බැටරි සැලසුම්වල සම්පූර්ණ පිරිවැය මත අසාර්ථක වීමේ අනුපාතයේ බලපෑම ගවේෂණය කළහ. එක් උදාහරණයක් ලෙස, ඔවුන් LLZO ඔක්සයිඩ් කෙරෙහි අවධානය යොමු කළහ. LLZO ඉතා බිඳෙන සුළු වන අතර ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහිත ඝන තත්ත්‍වයේ බැටරිවල භාවිතා කිරීමට තරම් සිහින් විශාල තහඩු නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියට සම්බන්ධ ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ඉරිතැලීමට හෝ විකෘති වීමට ඉඩ ඇත.
එවැනි අසාර්ථකත්වයන්හි පිරිවැය ඇඟවුම් තීරණය කිරීම සඳහා, ඔවුන් LLZO සෛල එකලස් කිරීමේදී සම්බන්ධ වන ප්‍රධාන සැකසුම් පියවර හතර අනුකරණය කළහ. සෑම පියවරකදීම, ඔවුන් උපකල්පිත අස්වැන්නක් මත පදනම්ව පිරිවැය ගණනය කරන ලදී, එනම් අසාර්ථක නොවී සාර්ථකව සකසන ලද සම්පූර්ණ සෛලවල අනුපාතය. LLZO සඳහා, ඔවුන් අධ්‍යයනය කළ අනෙකුත් මෝස්තරවලට වඩා අස්වැන්න බෙහෙවින් අඩු විය; එපමනක් නොව, අස්වැන්න අඩු වන විට, සෛල ශක්තියේ කිලෝවොට්-පැය සඳහා (kWh) පිරිවැය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි විය. උදාහරණයක් ලෙස, අවසාන කැතෝඩ රත් කිරීමේ පියවරට තවත් සෛල 5%ක් එකතු කළ විට, පිරිවැය $30/kWh කින් පමණ වැඩි විය - එවැනි සෛල සඳහා සාමාන්‍යයෙන් පිළිගත් ඉලක්කගත පිරිවැය $100/kWh බව සලකන විට නොසැලකිය හැකි වෙනසක්. පැහැදිලිවම, නිෂ්පාදනයේ දුෂ්කරතා විශාල පරිමාණයෙන් නිර්මාණය කිරීමේ ශක්යතාව කෙරෙහි ගැඹුරු බලපෑමක් ඇති කළ හැකිය.
පසු කාලය: සැප්-09-2022