အပိုင်း 1- နိမ့်သောနောက်ကွယ်ရှိ သိပ္ပံပညာ-အပူချိန် လစ်သီယမ်ဘက်ထရီများ
1.1 လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ လည်ပတ်ပုံ
လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် အားသွင်းချိန်နှင့် စွန့်ထုတ်သည့်စက်ဝန်းအတွင်း anode နှင့် cathode အကြား လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများ၏ ရွေ့လျားမှုမှတစ်ဆင့် လုပ်ဆောင်သည်။ electrolyte သည် ဤအိုင်းယွန်းလွှဲပြောင်းမှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေပြီး၊ ခွဲခြမ်းသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်းကြား တိုက်ရိုက်ထိတွေ့မှုကို တားဆီးသည်။ ဤလျှပ်စစ်ဓာတုဖြစ်စဉ်သည် လက်ကိုင်ကိရိယာများမှ စက်ရုပ်များအထိ အရာအားလုံးကို စွမ်းအင်ထုတ်ပေးသည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်၏ထိရောက်မှုသည်ဘက်ထရီ၏ဒီဇိုင်း၊ ပစ္စည်းများ၊ နှင့်လည်ပတ်မှုအခြေအနေများအပါအဝင်အချက်များစွာပေါ်တွင်မူတည်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ 160-270 Wh/kg မှ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆများရှိသည့် NMC လီသီယမ်ဘက်ထရီများကို စွမ်းအင်မြင့်မားစွာထွက်ရှိမှုနှင့် တာရှည်လည်ပတ်မှုသက်တမ်းလိုအပ်သော အသုံးချပရိုဂရမ်များတွင် တွင်ကျယ်စွာအသုံးပြုကြသည်။ သို့သော်လည်း ဤဘက်ထရီများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်သည် မတူညီသော အပူချိန်အခြေအနေများအောက်တွင် များစွာကွဲပြားနိုင်သည်။
1.2 လျှပ်စစ်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုတွင် အပူချိန်၏ အခန်းကဏ္ဍ
အပူချိန်သည် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ လျှပ်စစ်ဓာတုစွမ်းဆောင်မှုတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့် 25 ဒီဂရီဝန်းကျင်တွင် အကောင်းဆုံးအပူချိန်တွင် electrolyte သည် ၎င်း၏ fluidity ကို ထိန်းသိမ်းထားပြီး ထိရောက်သော ion ပို့ဆောင်မှုကို ရရှိစေပါသည်။ သို့သော် အပူချိန်ကျဆင်းလာသည်နှင့်အမျှ electrolyte ၏ viscosity တိုးလာကာ အိုင်းယွန်းရွေ့လျားနိုင်မှုကို လျော့ကျစေပြီး electrochemical တုံ့ပြန်မှုကို နှေးကွေးစေပါသည်။ ဤဖြစ်စဉ်သည် ဘက်ထရီ၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် အားသွင်းနှုန်းကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည်။ Energy Journal တွင်ထုတ်ဝေသည့် လေ့လာမှုတစ်ခုတွင် အပူချိန်နိမ့်ခြင်းသည် ဘက်ထရီလုပ်ဆောင်ချက်နှင့် အားသွင်းစွမ်းရည်ကို သိသိသာသာ လျှော့ချနိုင်ပြီး ဘက်ထရီစွမ်းဆောင်ရည်ကို ကြာရှည်စွာ-ကြာရှည်စွာ ထိခိုက်စေနိုင်သည်ဟု မီးမောင်းထိုးပြထားသည်။
1.3 အေးသောရာသီဥတု၏ anodes၊ cathodes နှင့် electrolytes များအပေါ်သက်ရောက်မှုများ
ရာသီဥတုအေးခြင်းသည် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများကို ကွဲပြားစွာသက်ရောက်သည်။ cathode သည် လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းများကို ထုတ်လွှတ်နိုင်စွမ်းနည်းသော်လည်း အန်နိုဒိတ်သည် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းထည့်သွင်းမှုကို လျှော့ချပေးသည်။ အပူချိန်၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများ-ထိခိုက်လွယ်သော အီလက်ထရိုလစ်ပြောင်းလဲမှု၊ -25 ဒီဂရီရှိ လစ်သီယမ်{6}}အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာလေ့လာသော လေ့လာမှုတစ်ခုတွင် အီလက်ထရွန်း၏ ပြောင်းလဲလာသော ဂုဏ်သတ္တိများသည် လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများ၏ လှုပ်ရှားမှုကို သိသိသာသာ အနှောင့်အယှက်ပေးကာ လျှပ်စစ်ဓာတ်တုံ့ပြန်မှု kinetics ကို နှေးကွေးစေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ဤစွမ်းဆောင်ရည် ကျဆင်းခြင်းသည် အထူးသဖြင့် တည်ငြိမ်သော စွမ်းအင်ထွက်ရှိမှုသည် အရေးကြီးသော ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ကိရိယာများကဲ့သို့သော အပလီကေးရှင်းများအတွက် သက်ဆိုင်ပါသည်။
1.4 နိမ့်သောအပူချိန်တွင် အိုင်းယွန်းရွေ့လျားမှုနှင့် လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း အဘယ်ကြောင့် ကျဆင်းသနည်း။
လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများတွင် အိုင်ယွန်ရွေ့လျားနိုင်မှုနှင့် လျှပ်ကူးနိုင်မှု လျော့ကျမှုသည် အပူချိန်နိမ့်သောအချိန်တွင် အီလက်ထရွန်းဓာတ်ဂုဏ်သတ္တိများ ပြောင်းလဲမှုကြောင့်ဖြစ်သည်။ အရည်အီလက်ထရိုလစ်သည် ပိုမိုပျစ်လာကာ လျှပ်ကူးပစ္စည်းကြားရှိ လစ်သီယမ်အိုင်းယွန်းများ၏ ရွေ့လျားမှုကို ကန့်သတ်ထားသည်။ အိုင်းယွန်းရွေ့လျားနိုင်မှုကို လျှော့ချခြင်းသည် လျှပ်စစ်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုနှုန်းကို လျော့နည်းစေပြီး ဘက်ထရီတစ်ခုလုံး၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ကျဆင်းစေသည်။ ထို့အပြင်၊ အပူချိန်နိမ့်သောနေရာတွင် ပိုထူသော အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်းအလွှာ (SEI) အလွှာဖွဲ့စည်းခြင်းသည် အိုင်းယွန်းသယ်ယူပို့ဆောင်ရေးကို ပိုမိုဟန့်တားစေသည်။ ကိန်းဂဏန်းအချက်အလက်များအရ -25 ဒီဂရီတွင် Li-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများအတွက် စွမ်းဆောင်ရည် ကျဆင်းလာကာ အပူချိန်နိမ့်သောစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် အဆင့်မြင့်ပစ္စည်းများနှင့် ဒီဇိုင်းများ လိုအပ်ကြောင်း အလေးပေးဖော်ပြသည်။
လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများအတွက် အပူချိန်နိမ့်စိန်ခေါ်မှုများ
အပိုင်း 2- အနိမ့်-လီသီယမ်အတွက် အပူချိန် စိန်ခေါ်မှုများ-အိုင်းယွန်း ဘက်ထရီများ
2.1 စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆနှင့် အထွက်နှုန်းကို လျှော့ချသည်။
အပူချိန်နိမ့်ခြင်းသည် Li-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆနှင့် အထွက်အား သိသိသာသာ သက်ရောက်မှုရှိနိုင်သည်။ အလွန်အေးသောပတ်ဝန်းကျင်တွင်၊ ဤဘက်ထရီများ၏ electrochemical စွမ်းဆောင်ရည်သည် နှေးကွေးသော အိုင်းယွန်းလှုပ်ရှားမှုနှင့် တုံ့ပြန်မှုနှုန်းများ လျော့နည်းခြင်းကြောင့် ကျဆင်းသွားပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Panasonic 18650 Li-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် ၎င်းတို့၏ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ၏ 66% ကို -20 ဒီဂရီတွင် ထိန်းသိမ်းထားပြီး နှေးသောနှုန်းဖြင့် အားသွင်းပြီး 5% သာ အားသွင်းသည့်အခါ (< 0.1°C) at -40°C. This severe capacity degradation poses challenges for applications that require a stable power source, such as electric vehicles and medical devices. The global low-temperature battery market, valued at $8.5 billion in 2023, is expected to grow to $15.2 billion by 2032, driven by the demand for solutions that maintain performance in cold climates.
2.2 အတွင်းခံခုခံမှုနှင့် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှု တိုးလာခြင်း။
အပူချိန်နိမ့်ခြင်းသည် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ၏ အတွင်းခံအားကို တိုးစေသည်။ ၎င်းမှာ အီလက်ထရိုဂျင် ရွေ့လျားမှု နှေးကွေးခြင်းနှင့် electrolyte နှင့် electrodes အတွင်း ခံနိုင်ရည် မြင့်မားခြင်းကြောင့် ဖြစ်သည်။ ရလဒ်အနေဖြင့်၊ စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှု ပိုမိုသိသာလာကာ ဘက်ထရီ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိထိရောက်ရောက် ထုတ်ပေးနိုင်စွမ်းကို လျော့ကျစေသည်။ ဘက်ထရီအမျိုးအစားအားလုံးသည် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ အထူးသက်ရောက်သဖြင့် အေးသောရာသီဥတုတွင် ခံနိုင်ရည်တိုးလာကြောင်း သုတေသနပြုချက်များအရ သိရသည်။ ဤစိန်ခေါ်မှုသည် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို လျှော့ချရန်နှင့် အပူချိန်နိမ့်သော-အပူချိန်ပတ်ဝန်းကျင်များတွင် ထိန်းသိမ်းရန် အဆင့်မြင့်ဘက်ထရီအပူစီမံခန့်ခွဲမှုစနစ်များ၏ အရေးပါမှုကို မီးမောင်းထိုးပြပါသည်။
2.3 ရေရှည်-ဘက်ထရီများ ပျက်စီးခြင်း
အေးသောပတ်ဝန်းကျင်တွင် လည်ပတ်ခြင်းသည် -လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများကို ကြာရှည်စွာ ပြိုပျက်သွားစေသည် ။ အေးသောရာသီဥတုကို ထပ်ခါထပ်ခါ ထိတွေ့ခြင်းသည် ပိုထူသော အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်းအလွှာ (SEI) အလွှာကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး အိုင်းယွန်းသယ်ယူပို့ဆောင်ရေးကို ဟန့်တားကာ အားပြန်သွင်းနိုင်သော သိုလှောင်မှုပမာဏကို လျှော့ချပေးသည်။ အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ဤပျက်စီးမှုသည် စက်ရုပ်များနှင့် တူရိယာပစ္စည်းများကဲ့သို့ အရေးကြီးသောအသုံးအဆောင်များတွင် ၎င်း၏ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို ထိခိုက်စေပြီး ဘက်ထရီ၏သက်တမ်းကို တိုစေပါသည်။ လုပ်ငန်းမစမီ ထိန်းချုပ်ထားသည့် အပူပေးစနစ်ကဲ့သို့သော ကြိုတင်ပြင်ဆင်မှုအင်္ဂါရပ်များသည် အဆိုပါသက်ရောက်မှုများကို လျော့ပါးသက်သာစေပြီး ဘက်ထရီသက်တမ်းကို တိုးမြှင့်ပေးပါသည်။
2.4 ရာသီဥတုအေးခြင်းသည် လျှပ်စစ်ယာဉ်၏စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် အခြားအပလီကေးရှင်းများအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိသည်။
လျှပ်စစ်ကားများသည် အေးသောရာသီဥတုတွင် သိသာထင်ရှားသော စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်နေရသည်။ ဓာတုတုံ့ပြန်မှုများ ထိရောက်မှုနည်းသောကြောင့် ဆောင်းရာသီတွင် ဘက်ထရီပမာဏ 20-30% ကျဆင်းနိုင်သည်။ ဤလျှော့ချမှုသည် ယာဉ်အရှိန်အဟုန်၊ အားသွင်းမှုထိရောက်မှုနှင့် အလုံးစုံအတိုင်းအတာအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိသည်။ ကားထုတ်လုပ်သူများသည် လျှပ်စစ်ကားဘက်ထရီများ၏ အပူချိန်ကိုထိန်းထားရန် အပူဒြပ်စင်များနှင့် အရည်အအေးပေးသည့်နည်းလမ်းများပါဝင်သော ဘက်ထရီအပူစီမံခန့်ခွဲမှုစနစ်များကို တီထွင်ခြင်းဖြင့် အဆိုပါပြဿနာများကို ဖြေရှင်းလျက်ရှိသည်။ ဤတီထွင်ဆန်းသစ်မှုများသည် တစ်သမတ်တည်းဖြစ်သော စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ဘက်ထရီသက်တမ်းကို -အပူချိန် သုညခွဲအတွင်း၌ပင် သေချာစေသည်။ လျှပ်စစ်ကားများအပြင်၊ တိုင်းတာသည့်ကိရိယာများနှင့် လက်ကိုင်ကိရိယာများကဲ့သို့သော ယုံကြည်စိတ်ချရသောစွမ်းအင်ထွက်ရှိမှုလိုအပ်သည့် အက်ပ်များအတွက် အပူချိန်နိမ့်သောလစ်ဘ်များသည် အရေးကြီးပါသည်။
အပူချိန်နိမ့်-လစ်သီယမ်ဘက်ထရီများအတွက် နည်းပညာတိုးတက်မှု
အပိုင်း III- နိမ့်သော-အပူချိန် လစ်သီယမ်ဘက်ထရီများအတွက် နည်းပညာတိုးတက်မှုများ
3.1 ဘက်ထရီထုပ်များအတွက် အပူပိုင်းစီမံခန့်ခွဲမှုစနစ်များ
အပူပိုင်းစီမံခန့်ခွဲမှုစနစ်များသည် လစ်သီယမ်အနိမ့်-အပူချိန်စွမ်းဆောင်ရည်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေရာတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ ဤစနစ်များသည် -သုညအခြေအနေများတွင်ပင် အကောင်းမွန်ဆုံး လျှပ်စစ်ဓာတုစွမ်းဆောင်နိုင်မှုကို သေချာစေရန် ဘက်ထရီ၏ လည်ပတ်အပူချိန်ကို ထိန်းညှိပေးပါသည်။ အရည်အအေးခံခြင်းနှင့် ပင့်ကူအအေးပေးသည့်လမ်းကြောင်းများကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့်ဒီဇိုင်းများကို ဘက်ထရီထုပ်အတွင်းအတွင်း အပူချိန်အတက်အကျများကို ထိရောက်စွာလျှော့ချနိုင်သည်ကို ပြသထားသည်။
ဤတီထွင်ဆန်းသစ်မှုများသည် တည်ငြိမ်သောစွမ်းအင်ထွက်ရှိမှုမှာ အရေးပါသည့် လျှပ်စစ်ကားဘက်ထရီထုပ်များကဲ့သို့သော အပလီကေးရှင်းများအတွက် အထူးအကျိုးရှိသည်။ တည်ငြိမ်သောအပူချိန်ကို ထိန်းသိမ်းထားခြင်းဖြင့် ဤစနစ်များသည် အတွင်းပိုင်းခံနိုင်ရည်နှင့် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုများကို လျှော့ချပေးကာ ဘက်ထရီ၏သက်တမ်းကို သက်တမ်းတိုးစေပြီး ၎င်း၏အကွာအဝေးကို တိုးမြင့်စေသည်။
3.2 ပိုမိုကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်အတွက် ကြိုတင်ကုသခြင်းနည်းပညာ
ထိန်းချုပ်ထားသော အပူပေးခြင်းကဲ့သို့ ကြိုတင်ကုသခြင်းနည်းပညာများသည် လစ်သီယမ်ဘက်ထရီများ၏ အနိမ့်ဆုံး -အပူချိန် စွမ်းဆောင်ရည်-ကို သိသိသာသာ တိုးတက်စေနိုင်သည်။ ဤနည်းလမ်းများတွင် အသုံးမပြုမီ အကောင်းဆုံးသော လည်ပတ်မှုအပူချိန်သို့ ဘက်ထရီအား အပူပေးခြင်းဖြင့် အိုင်းယွန်းရွေ့လျားနိုင်မှုကို တိုးမြှင့်ပေးပြီး အတွင်းပိုင်းခုခံမှုကို လျှော့ချပေးသည်။
ဥပမာအားဖြင့်၊ လျှပ်စစ်ကားဘက်ထရီစနစ်များတွင် ကြိုတင်ပြုပြင်မှုစွမ်းရည်များသည် အလွန်အအေးလွန်ကဲသောအချိန်တွင်ပင် အားသွင်းခြင်းနှင့် အားပြန်သွင်းခြင်းတို့ကို ထိရောက်စွာလုပ်ဆောင်နိုင်စေသည်။ ၎င်းသည် ယုံကြည်စိတ်ချရသော စွမ်းဆောင်ရည်ကို သေချာစေပြီး အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ စွမ်းဆောင်ရည်ကျဆင်းမှုကို လျှော့ချပေးသည်။ စက်ရုပ်များနှင့် တိုင်းတာခြင်းကိရိယာများကဲ့သို့သော အပူချိန်နိမ့်-လီသီယမ်ဘက်ထရီများကို အားကိုးရသော လုပ်ငန်းများတွင် ဤတိုးတက်မှုများမှ များစွာအကျိုးရှိသည်။ ကြိုတင်ကုသခြင်းသည် ချက်ချင်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးရုံသာမက ကြာရှည်သော-စွမ်းဆောင်ရည်ကျဆင်းခြင်းကိုလည်း လျော့ပါးသက်သာစေပြီး ၎င်းသည် ဘက်ထရီယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို ထိန်းသိမ်းရန် ကုန်ကျစရိတ်{5}}ထိရောက်သောဖြေရှင်းချက်တစ်ခုဖြစ်စေသည်။
3.3 ရုပ်ဝတ္ထုဆန်းသစ်တီထွင်မှု- အီလက်ထရိုလစ်များနှင့် အီလက်ထရွန်းများ
တီထွင်ဆန်းသစ်မှုများသည် အပူချိန်နိမ့်-လီသီယမ်ဘက်ထရီများ၏ ဒီဇိုင်းကို ပြောင်းလဲစေခဲ့သည်။ သုတေသီများသည် အပူချိန်နိမ့်သောအချိန်တွင် အိုင်းယွန်းများကို ပိုမိုကောင်းမွန်စွာ သယ်ဆောင်နိုင်စေသည့် ပျားရည်နိမ့်နှင့် မြင့်မားသော အိုင်ယွန်လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းရှိသော အဆင့်မြင့် အီလက်ထရောနစ်များကို တီထွင်ခဲ့သည်။ အလားတူ၊ nanostructured cathodes အသုံးပြုခြင်းကဲ့သို့သော electrode ပစ္စည်းများတွင် တိုးတက်မှုများသည် လွန်ကဲသောအခြေအနေအောက်တွင် electrochemical စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။
ဆောင်းပါးတွင် လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် စွမ်းရည်ကျဆင်းခြင်းနှင့် လွှဲပြောင်းမှုရွေ့ပြောင်းမှုအားနည်းခြင်းအပါအဝင် အပူချိန်နိမ့်{1}}အပူချိန်ပတ်ဝန်းကျင်တွင် ကြုံတွေ့ရသည့် စိန်ခေါ်မှုအမျိုးမျိုးကို ဆွေးနွေးထားသည်။ ၎င်းသည် လွန်ကဲသောအခြေအနေများအောက်တွင် စွမ်းဆောင်ရည်မြှင့်တင်ရန် cathodes နှင့် electrolytes များကို ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်းကဲ့သို့သော ဆန်းသစ်တီထွင်ထားသော ဒီဇိုင်းဗျူဟာများကို အကြမ်းဖျင်းဖော်ပြပါသည်။
ဤတိုးတက်မှုများသည် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများနှင့် ကိရိယာတန်ဆာပလာများကဲ့သို့ စဉ်ဆက်မပြတ် စွမ်းအင်ထွက်ရှိရန် လိုအပ်သော အပလီကေးရှင်းများအတွက် အရေးကြီးပါသည်။ အခြေခံပစ္စည်းများကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် ထုတ်လုပ်သူများသည် ပြင်းထန်သောရာသီဥတုတွင်ပင် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆနှင့် ပိုမိုကြာရှည်စွာ လည်ပတ်နိုင်သော ဘက်ထရီများကို ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။
