သြဂုတ်လ 21 ရက်နေ့တွင် China Science and Technology of China (USTC) မှ ပါမောက္ခ MA Cheng နှင့် ၎င်း၏ ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်သူများသည် မျိုးဆက်သစ် Li ဘက်ထရီများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို ကန့်သတ်သည့် လျှပ်ကူးပစ္စည်း-လျှပ်ထရိုလစ် ဆက်သွယ်မှုပြဿနာကို ဖြေရှင်းရန် ထိရောက်သောနည်းဗျူဟာတစ်ရပ်ကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ ဤနည်းဖြင့် အစိုင်အခဲ-အစိုင်အခဲ ပေါင်းစပ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် ထူးခြားသောစွမ်းရည်များနှင့် နှုန်းစွမ်းဆောင်ရည်များကို ပြသခဲ့သည်။
သမားရိုးကျ Li-ion ဘက်ထရီများတွင် သြဂဲနစ်အရည် အီလက်ထရီကို အစိုင်အခဲ အီလက်ထရီဖြင့် အစားထိုးခြင်းသည် ဘေးကင်းရေးပြဿနာများကို များစွာသက်သာစေနိုင်ပြီး စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် "ဖန်မျက်နှာကျက်" ကို ချိုးဖျက်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း ပင်မလျှပ်ကူးပစ္စည်း ပစ္စည်းများသည်လည်း အစိုင်အခဲများဖြစ်သည်။ အစိုင်အခဲနှစ်ခုကြား အဆက်အသွယ်သည် အစိုင်အခဲနှင့် အရည်ကြားတွင်ကဲ့သို့ ရင်းနှီးရန် မဖြစ်နိုင်သလောက်ဖြစ်သောကြောင့်၊ လက်ရှိတွင် အစိုင်အခဲ အီလက်ထရိုက်များကို အခြေခံထားသော ဘက်ထရီများသည် ပုံမှန်အားဖြင့် ညံ့ဖျင်းသော electrode-electrolyte အဆက်အသွယ်နှင့် ဆဲလ်အပြည့်စွမ်းဆောင်ရည်များကို ပြသနေပါသည်။
“အစိုင်အခဲ-စတိတ်ဘက်ထရီတွေရဲ့ လျှပ်ကူးပစ္စည်း-အီလက်ထရိုလစ် ထိတွေ့မှုပြဿနာက သစ်သားစည်ရဲ့ အတိုဆုံးနဲ့ ခပ်ဆင်ဆင်ပါပဲ၊” ဟု USTC မှ ပါမောက္ခ MA Cheng က ပြောကြားခဲ့ပါသည်။ "တကယ်တော့၊ ဒီနှစ်တွေအတွင်းမှာ သုတေသီတွေဟာ အလွန်ကောင်းတဲ့ လျှပ်ကူးပစ္စည်းနဲ့ အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်းအမြောက်အမြားကို တီထွင်ခဲ့ပြီး၊ ဒါပေမယ့် ၎င်းတို့ကြားက ထိတွေ့မှု ညံ့ဖျင်းမှုက Li-ion သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးရဲ့ ထိရောက်မှုကို ကန့်သတ်ထားဆဲပါပဲ။"
ကံကောင်းထောက်မစွာ၊ MA ၏ဗျူဟာသည် ဤကြောက်မက်ဖွယ်စိန်ခေါ်မှုကို ကျော်လွှားနိုင်သည်။ လေ့လာမှုသည် ရှေ့ပြေးပုံစံ၊ perovskite-structured solid electrolyte တွင် အက်တမ်တစ်ခုချင်းမှ အက်တမ်စစ်ဆေးခြင်းမှ စတင်ခဲ့သည်။ ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံသည် အညစ်အကြေးနှင့် အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်းများကြားတွင် များစွာကွာခြားသော်လည်း ၎င်းတို့ကို epitaxial interfaces များအဖြစ် တွေ့ရှိခဲ့သည်။ အသေးစိတ်ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုများ ဆက်တိုက်ပြုလုပ်ပြီးနောက်၊ သုတေသီများသည် စွမ်းရည်မြင့်မားသော Li-rich အလွှာလျှပ်ကူးပစ္စည်းများဖြင့် အညစ်အကြေးအဆင့်သည် isostructural ဖြစ်သည်ကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ဆိုလိုသည်မှာ၊ ရှေ့ပြေးပုံစံ အစိုင်အခဲ အီလက်ထရောနစ်သည် စွမ်းဆောင်ရည်မြင့်မားသော အီလက်ထရော့၏ အက်တမ်ဘောင်ဘောင်ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော “ပုံစံခွက်” တွင် ပုံဆောင်ခဲဖြစ်သွားနိုင်ပြီး၊ အက်တမ်နှင့် ရင်းနှီးသော ကြားခံများကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။
"ဒါက တကယ်ကို အံ့သြစရာပဲ" ဟု USTC ၏ ဘွဲ့ရကျောင်းသားတစ်ဦးဖြစ်သည့် ပထမဆုံးစာရေးဆရာ LI Fuzhen က ပြောသည်။ "ပစ္စည်းထဲမှာ အညစ်အကြေးတွေ ရှိနေတာဟာ တကယ်ကို အဖြစ်များတဲ့ ဖြစ်စဉ်တစ်ခုပါ၊ အများစုကို လျစ်လျူရှုထားရမယ့် အဖြစ်များပါတယ်။ ဒါပေမယ့် အဲဒါတွေကို အနီးကပ် လေ့လာကြည့်ပြီးတဲ့နောက်မှာတော့ ဒီမထင်မှတ်ထားတဲ့ epitaxial အပြုအမူကို ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့ပြီး အစိုင်အခဲ-အစိုင်အခဲ ထိတွေ့မှုကို တိုးတက်စေဖို့အတွက် ကျွန်ုပ်တို့ရဲ့ နည်းဗျူဟာကို တိုက်ရိုက် လှုံ့ဆော်ပေးခဲ့ပါတယ်။"
အများအားဖြင့် အအေးခံခြင်းနည်းလမ်းနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သုတေသီများက အဆိုပြုသော နည်းဗျူဟာသည် အနုမြူ-ကြည်လင်ပြတ်သားမှု အီလက်ထရွန် အဏုစကေးပုံတွင် ထင်ဟပ်ထားသည့်အတိုင်း အက်တမ်စကေးရှိ အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်နှင့် လျှပ်လျှပ်များကြားတွင် စေ့စေ့စပ်စပ် ချောမွေ့စွာ ဆက်သွယ်မှုကို သိရှိနိုင်သည်။ (MA ၏ အဖွဲ့မှ ပံ့ပိုးပေးပါသည်။)
လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သော ဖြစ်စဉ်ကို အခွင့်ကောင်းယူပြီး သုတေသီများသည် Li-rich အလွှာလိုက်ဒြပ်ပေါင်း၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ perovskite-structured solid electrolyte ကဲ့သို့ တူညီသောဖွဲ့စည်းမှုဖြင့် amorphous အမှုန့်ကို ရည်ရွယ်ချက်ရှိရှိ ပုံဆောင်ခဲများဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းနှစ်ခုကြားတွင် စေ့စေ့စပ်စပ် ချောမွေ့စွာ ထိတွေ့မှုကို အောင်မြင်စွာ သိရှိနိုင်ခဲ့သည်။ လျှပ်ကူးပစ္စည်း-အီလက်ထရိုလိုက် အဆက်အသွယ်ပြဿနာကို ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းခြင်းဖြင့်၊ ထိုကဲ့သို့သော အစိုင်အခဲ-အစိုင်အခဲ ပေါင်းစပ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် အစိုင်အခဲ-အရည် ပေါင်းစပ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းမှ ၎င်းနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည့် နှုန်းကို ထုတ်ပေးသည်။ ပို၍အရေးကြီးသည်မှာ၊ သုတေသီများသည် ဤ epitaxial solid-solid contact အမျိုးအစားသည် ကြီးမားသော ရာဇမတ်ကွက်များကို သည်းခံနိုင်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် ၎င်းတို့အဆိုပြုထားသော နည်းဗျူဟာသည် အခြားသော perovskite အစိုင်အခဲ electrolytes များနှင့် အလွှာလျှပ်ကူးပစ္စည်းများစွာနှင့်လည်း သက်ဆိုင်နိုင်သည်ကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။
“ဒီအလုပ်က လိုက်လျောညီထွေဖြစ်စေမယ့် ဦးတည်ချက်ကို ညွှန်ပြနေပါတယ်” ဟု MA မှ ပြောကြားခဲ့သည်။ “ဤနေရာ၌တင်ထားသော နိယာမကို အခြားအရေးကြီးသောပစ္စည်းများတွင် အသုံးချခြင်းသည် ပိုမိုကောင်းမွန်သောဆဲလ်စွမ်းဆောင်ရည်များနှင့် ပိုမိုစိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော သိပ္ပံပညာကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။
သုတေသီများသည် ၎င်းတို့၏ စူးစမ်းလေ့လာမှုကို ဆက်လက်လုပ်ဆောင်ရန် ရည်ရွယ်ထားပြီး အဆိုပြုထားသော နည်းဗျူဟာကို အခြားစွမ်းရည်မြင့်၊ အလားအလာမြင့်မားသော cathodes များတွင် အသုံးပြုရန် ရည်ရွယ်ထားသည်။
လေ့လာမှုအား Cell Press ၏ အထင်ကရဂျာနယ်ဖြစ်သော Matter တွင် "လီဘက်ထရီများအတွက် Solid Electrolytes နှင့် Electrodes များကြားတွင် အနုမြူ ရင်းနှီးစွာ ဆက်သွယ်မှု" ခေါင်းစဉ်ဖြင့် ထုတ်ဝေခဲ့ပါသည်။ ပထမဆုံးစာရေးသူမှာ USTC ၏ဘွဲ့ရကျောင်းသား LI Fuzhen ဖြစ်သည်။ ပရော်ဖက်ဆာ MA Cheng ၏ ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်သူများတွင် Tsinghua တက္ကသိုလ်မှ ပါမောက္ခ NAN Ce-Wen နှင့် Ames ဓာတ်ခွဲခန်းမှ ဒေါက်တာ ZHOU Lin တို့ ပါဝင်သည်။
(ဓာတုဗေဒနှင့် ရုပ်ဝတ္ထုသိပ္ပံကျောင်း)
စာရွက်လင့်ခ်- https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
စာတိုက်အချိန်- ဇွန်-၃-၂၀၁၉