අගෝස්තු 21 වන දින, චීන විද්‍යා හා තාක්ෂණ විශ්ව විද්‍යාලයේ (USTC) මහාචාර්ය එම්ඒ චෙන්ග් සහ ඔහුගේ සහයෝගිතාකරුවන් ඊළඟ පරම්පරාවේ ඝන-තත්ව Li බැටරි සංවර්ධනය සීමා කරන ඉලෙක්ට්‍රෝඩ-ඉලෙක්ට්‍රෝලය සම්බන්ධතා ගැටළුව විසඳීම සඳහා ඵලදායී උපාය මාර්ගයක් යෝජනා කළහ. මේ ආකාරයෙන් නිර්මාණය කරන ලද ඝන-ඝන සංයුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝඩය සුවිශේෂී ධාරිතාවන් සහ අනුපාත කාර්ය සාධනයන් පෙන්නුම් කළේය.
සාම්ප්‍රදායික Li-ion බැටරිවල කාබනික ද්‍රව ඉලෙක්ට්‍රෝලය ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමෙන් ආරක්ෂිත ගැටළු බෙහෙවින් සමනය කළ හැකි අතර, ශක්ති ඝනත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා "වීදුරු සිවිලිම" බිඳ දැමිය හැකිය. කෙසේ වෙතත්, ප්‍රධාන ධාරාවේ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය ද ඝන ද්‍රව්‍ය වේ. ඝන සහ ද්‍රව අතර සම්බන්ධතාවය තරම් සමීප වීමට නොහැකි තරම් ඝන ද්‍රව්‍ය දෙකක් අතර සම්බන්ධතාවය පාහේ කළ නොහැකි බැවින්, වර්තමානයේ ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය මත පදනම් වූ බැටරි සාමාන්‍යයෙන් දුර්වල ඉලෙක්ට්‍රෝඩ-ඉලෙක්ට්‍රෝලය සම්බන්ධතා සහ අසතුටුදායක පූර්ණ-සෛල ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්නුම් කරයි.
"ඝන-තත්ත්ව බැටරි වල ඉලෙක්ට්‍රෝඩ-ඉලෙක්ට්‍රෝලය සම්බන්ධතා ගැටළුව ලී බැරලයක කෙටිම දණ්ඩක් වැනිය," අධ්‍යයනයේ ප්‍රධාන කතුවරයා වන USTC හි මහාචාර්ය එම්ඒ චෙන්ග් පැවසීය. "ඇත්ත වශයෙන්ම, මේ වසර පුරා පර්යේෂකයන් දැනටමත් බොහෝ විශිෂ්ට ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සහ ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය නිපදවා ඇත, නමුත් ඒවා අතර ඇති දුර්වල සම්බන්ධතාවය තවමත් Li-අයන ප්‍රවාහනයේ කාර්යක්ෂමතාව සීමා කරයි."
වාසනාවකට මෙන්, MA හි උපාය මාර්ගය මෙම බලවත් අභියෝගය ජය ගත හැකිය. අධ්‍යයනය ආරම්භ වූයේ මූලාකෘතියක, පෙරොව්ස්කයිට්-ව්‍යුහගත ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදකයක අපිරිසිදු අවධියක පරමාණුවෙන් පරමාණුව පරීක්ෂා කිරීමෙනි. අපිරිසිදුකම සහ ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදනය අතර ස්ඵටික ව්‍යුහය බෙහෙවින් වෙනස් වුවද, ඒවා එපිටැක්සියල් අතුරුමුහුණත් සාදන බව නිරීක්ෂණය කරන ලදී. සවිස්තරාත්මක ව්‍යුහාත්මක සහ රසායනික විශ්ලේෂණ මාලාවකින් පසුව, ඉහළ ධාරිතාවයකින් යුත් Li-පොහොසත් ස්ථර ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සමඟ අපිරිසිදු අවධිය සමෝෂ්ණාත්මක බව පර්යේෂකයෝ සොයා ගත්හ. එනම්, මූලාකෘති ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදකයක් ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක පරමාණුක රාමුව මගින් සාදන ලද "සැකිල්ල" මත ස්ඵටිකීකරණය කළ හැකි අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස පරමාණුක වශයෙන් සමීප අතුරුමුහුණත් ඇති වේ.
"මෙය සැබවින්ම පුදුමයක්," දැනට USTC හි උපාධිධාරියෙකු වන පළමු කතුවරයා වන LI Fuzhen පැවසීය. "ද්‍රව්‍යවල අපද්‍රව්‍ය පැවතීම ඇත්ත වශයෙන්ම ඉතා සුලභ සංසිද්ධියක් වන අතර එය බොහෝ විට ඒවා නොසලකා හරිනු ලැබේ. කෙසේ වෙතත්, ඒවා හොඳින් පරීක්ෂා කිරීමෙන් පසු, අපි මෙම අනපේක්ෂිත එපිටැක්සියල් හැසිරීම සොයා ගත් අතර, එය ඝන-ඝන සම්බන්ධතාවය වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා අපගේ උපාය මාර්ගයට සෘජුවම ආභාෂය ලබා දුන්නේය."
බහුලව භාවිතා වන සීතල-පීඩන ප්‍රවේශයට සාපේක්ෂව, පර්යේෂකයන් විසින් යෝජනා කරන ලද උපාය මාර්ගයට, පරමාණුක-විභේදන ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂීය රූපයෙන් පිළිබිඹු වන පරිදි, පරමාණුක පරිමාණයෙන් ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදක සහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතර සම්පූර්ණ, බාධාවකින් තොරව සම්බන්ධතාවයක් සාක්ෂාත් කරගත හැකිය. (MA කණ්ඩායම විසින් සපයන ලදී.)
නිරීක්ෂණය කරන ලද සංසිද්ධියෙන් ප්‍රයෝජන ගනිමින්, පර්යේෂකයන් හිතාමතාම Li-පොහොසත් ස්ථර සංයෝගයක මතුපිට පෙරොව්ස්කයිට්-ව්‍යුහගත ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදනය හා සමාන සංයුතියකින් අමෝෆස් කුඩු ස්ඵටිකීකරණය කළ අතර, සංයුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක මෙම ඝන ද්‍රව්‍ය දෙක අතර සම්පූර්ණ, බාධාවකින් තොරව සම්බන්ධතාවයක් සාර්ථකව සාක්ෂාත් කර ගත්හ. ඉලෙක්ට්‍රෝඩ-ඉලෙක්ට්‍රෝලය සම්බන්ධතා ගැටළුව විසඳා ගත් විට, එවැනි ඝන-ඝන සංයුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් ඝන-ද්‍රව සංයුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝඩයකට සමාන අනුපාත හැකියාවක් ලබා දුන්නේය. වඩාත් වැදගත් දෙය නම්, මෙම වර්ගයේ එපිටැක්සියල් ඝන-ඝන සම්බන්ධතාව විශාල දැලිස් නොගැලපීම් ඉවසා සිටිය හැකි බව පර්යේෂකයන් සොයා ගත් අතර, එබැවින් ඔවුන් යෝජනා කළ උපාය මාර්ගය තවත් බොහෝ පෙරොව්ස්කයිට් ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදක සහ ස්ථර ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සඳහා ද අදාළ විය හැකිය.
"මෙම කාර්යය අනුගමනය කළ යුතු දිශාවක් පෙන්වා දුන්නේය," එම්ඒ පැවසීය. "මෙහි මතු කර ඇති මූලධර්මය අනෙකුත් වැදගත් ද්‍රව්‍ය සඳහා යෙදීමෙන් ඊටත් වඩා හොඳ සෛල ක්‍රියාකාරිත්වයක් සහ වඩාත් රසවත් විද්‍යාවක් ඇති කළ හැකිය. අපි ඒ සඳහා බලාපොරොත්තු වෙමු."
පර්යේෂකයන් මෙම දිශාවට තම ගවේෂණය දිගටම කරගෙන යාමට අදහස් කරන අතර, යෝජිත උපාය මාර්ගය අනෙකුත් ඉහළ ධාරිතාවකින් යුත්, ඉහළ විභව කැතෝඩ සඳහා යොදා ගැනීමට අදහස් කරයි.
මෙම අධ්‍යයනය "ලී බැටරි සඳහා ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදක සහ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතර පරමාණුක වශයෙන් සමීප සම්බන්ධතාවය" යන මාතෘකාව යටතේ සෙල් ප්‍රෙස් හි ප්‍රමුඛ සඟරාවක් වන මැටර් හි ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. පළමු කතුවරයා වන්නේ USTC හි උපාධිධාරියෙකු වන LI ෆුෂෙන් ය. මහාචාර්ය එම්ඒ චෙංගේ සහයෝගිතාකරුවන් අතර සිංහුවා විශ්ව විද්‍යාලයේ මහාචාර්ය නැන් සී-වෙන් සහ ඒම්ස් රසායනාගාරයේ ආචාර්ය ෂෝ ලින් ඇතුළත් වේ.
(රසායන විද්‍යාව සහ ද්‍රව්‍ය විද්‍යා පාසල)
පත්‍රිකා සබැඳිය: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
පළ කළ කාලය: ජූනි-03-2019