Specific Energy ဆိုတာ ဘာလဲ။

တိကျသောစွမ်းအင်သည် ပစ္စည်း သို့မဟုတ် စနစ်တစ်ခု၏ တစ်ယူနစ်ဒြပ်ထုတစ်ခုအတွင်း သိုလှောင်ထားသည့် စွမ်းအင်ပမာဏကို တိုင်းတာသည်။ တစ်ကီလိုဂရမ် (J/kg) သို့မဟုတ် watt{1}}တစ်ကီလိုဂရမ် (Wh/kg) ဖြင့် ဖော်ပြထားသော ဤမက်ထရစ်သည် ပေးထားသော ဒြပ်ထုတွင် အသုံးပြုနိုင်သော စွမ်းအင်မည်မျှပါဝင်သည်ကို ဆုံးဖြတ်ပေးကာ စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုနည်းပညာများကို နှိုင်းယှဉ်ကာ ပစ္စည်းစွမ်းရည်များကို နားလည်ရန်အတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။

သတ်မှတ်ထားသော စွမ်းအင်သည် အခြေခံအားဖြင့် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆနှင့် ကွဲပြားသော်လည်း ဝေါဟာရများသည် မကြာခဏ ရှုပ်ထွေးတတ်သည်။ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆသည် တစ်ယူနစ် ထုထည် (Wh/L) စွမ်းအင်ကို တိုင်းတာသော်လည်း၊ သီးသန့်စွမ်းအင်သည် ဒြပ်ထုအပေါ် သီးသန့်ဖြစ်သည်။ အလေးချိန်ကန့်သတ်ချက်များသည် ဒီဇိုင်းဆုံးဖြတ်ချက်များကို မောင်းနှင်သည့် အပလီကေးရှင်းများတွင် ဤထူးခြားချက်သည် သိသိသာသာ အရေးကြီးသည်-အာကာသယာဉ်မှ သယ်ဆောင်ရလွယ်ကူသော အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများအထိ လျှပ်စစ်ကားများအထိ ဖြစ်သည်။

တိကျသောစွမ်းအင်နောက်ကွယ်ရှိ ရူပဗေဒတွင် သိုလှောင်ထားသောစွမ်းအင်နှင့် ၎င်းကိုသိုလှောင်ရန် လိုအပ်သောဒြပ်ထုအကြား ဆက်နွယ်မှုပါဝင်သည်။ ဘက်ထရီများတွင်၊ ၎င်းသည် electrodes၊ electrolyte၊ separators နှင့် casing စုစုပေါင်းဒြပ်ထုဖြင့်ပိုင်းခြားထားသောဓာတုတုံ့ပြန်မှုမှစွမ်းအင်ကိုလွှမ်းခြုံသည်။ လောင်စာများအတွက်၊ ၎င်းသည် လောင်ကျွမ်းစဉ်အတွင်း ထုတ်လွှတ်သော အပူကို လောင်စာထုထည်နှင့် နှိုင်းယှဉ်သည်။

Specific Energy

လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် ခေတ်မီနည်းပညာတွင် အဘယ်ကြောင့် သီးခြားစွမ်းအင်အရေးကြီးကြောင်း သရုပ်ပြသည်။ လက်ရှိ လီသီယမ်{2}}အိုင်းယွန်းဆဲလ်များသည် 250-270 Wh/kg အကြား တိကျသောစွမ်းအင်ကို ရရှိပြီး စမတ်ဖုန်းများကို နာရီပေါင်းများစွာ မောင်းနှင်နိုင်ပြီး လျှပ်စစ်ကားများကို မိုင်ရာနှင့်ချီ သွားလာနိုင်စေပါသည်။ နှိုင်းယှဉ်ကြည့်လျှင် သမားရိုးကျ ခဲ-အက်ဆစ်ဘက်ထရီများသည် 30-50 Wh/kg သာ ထုတ်ပေးပြီး ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော်လည်း သယ်ဆောင်ရလွယ်ကူသော အပလီကေးရှင်းများတွင် အဘယ်ကြောင့် အများစုကို အစားထိုးရကြောင်း ရှင်းပြသည်။

မကြာသေးမီက တီထွင်ဆန်းသစ်မှုများသည် ဤနယ်နိမိတ်များကို ပိုမိုတွန်းအားပေးသည်။ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုတွင် ခိုင်မာသော-နိုင်ငံတော်ဘက်ထရီများသည် 350 Wh/kg ထက်ကျော်လွန်သော တိကျသောစွမ်းအင်များကို ကတိပေးသော်လည်း၊ Amprius ကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့် လစ်သီယမ်{3}}သတ္တုစနစ်များသည် အထူးပြုလေကြောင်းအသုံးချပလီကေးရှင်းများတွင် 400 Wh/kg ကို သရုပ်ပြထားသည်။ ဤတိုးတက်မှုများသည် အလေးချိန်မထည့်ဘဲ ပိုရှည်သော စက်လည်ပတ်ချိန် သို့မဟုတ် တိုးချဲ့ယာဉ်အကွာအဝေးသို့ တိုက်ရိုက်ဘာသာပြန်ပါသည်။

ဘက်ထရီများ၏ တိကျသောစွမ်းအင်သည် အချက်များစွာအပေါ် မူတည်သည်- လျှပ်ကူးပစ္စည်း၊ ဆဲလ်ဓာတုဗေဒနှင့် ဒီဇိုင်းစွမ်းဆောင်ရည်တို့အပေါ် မူတည်သည်။ နီကယ်-ကြွယ်ဝသော cathodes သည် စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုကို တိုးမြင့်စေသော်လည်း တည်ငြိမ်မှုဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများကို တင်ပြသည်။ ဆီလီကွန် anodes များသည် သမားရိုးကျ ဂရပ်ဖိုက်များထက် စွမ်းရည်ပိုမိုမြင့်မားသော်လည်း အားသွင်းစဉ်အတွင်း ထုထည်ချဲ့ထွင်မှုကို ခံစားရသည်။ ဒီဇိုင်းရွေးချယ်မှုတစ်ခုစီသည် စက်ဝိုင်းဘဝ၊ ဘေးကင်းရေးနှင့် ကုန်ကျစရိတ်များကဲ့သို့ တိကျသောစွမ်းအင်နှင့် အခြားစွမ်းဆောင်ရည်လက္ခဏာများအကြား ဖလှယ်မှုကို ကိုယ်စားပြုသည်။

ကျောက်ဖြစ်ရုပ်ကြွင်းလောင်စာများသည် ဘက်ထရီများထက် သိသိသာသာ ပိုမိုမြင့်မားသော သီးခြားစွမ်းအင်များကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ ဓာတ်ဆီတွင် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 12,700 Wh/kg (46 MJ/kg) ရှိပြီး၊ ဒီဇယ်သည် 13,000 Wh/kg ဖြစ်သည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ဆယ်စုနှစ်များဘက်ထရီများ တိုးတက်လာသော်လည်း၊ အရည်လောင်စာများသည် လေကြောင်းနှင့် အလေးချိန်အလွန်အရေးကြီးသည့် ရှည်လျားသော-ခရီးလမ်းသယ်ယူပို့ဆောင်ရေးတွင် လွှမ်းမိုးထားဆဲဖြစ်ကြောင်း ရှင်းပြသည်။

ဟိုက်ဒရိုဂျင်သည် ဓာတ်ဆီထက် သုံးဆနီးပါး တိကျသောစွမ်းအင် 33,300 Wh/kg-ဓာတ်ဆီထက် သုံးဆနီးပါးရှိသော စိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော ကိစ္စတစ်ခုကို တင်ဆက်ပါသည်။ သို့သော်၊ ၎င်း၏ အလွန်နိမ့်သော သိပ်သည်းဆသည် မြင့်မားသော-ဖိအားဖိသိပ်မှု သို့မဟုတ် အအေးခံခြင်းအတွက် လိုအပ်ပြီး လက်တွေ့ကျသော သီးခြားစွမ်းအင်ကို သိသိသာသာ လျော့နည်းစေသည့် စနစ်ထုထည်ကို ပေါင်းထည့်ပါသည်။ အလားတူ သဘာဝဓာတ်ငွေ့သည် တစ်ယူနစ်လျှင် တိကျသော စွမ်းအင်မြင့်မားသော်လည်း လေးလံသော သိုလှောင်မှုစနစ်များ လိုအပ်ပါသည်။

အာဟာရတွင်၊ သီးခြားစွမ်းအင်သည် ကယ်လိုရီသိပ်သည်းဆကို ဆုံးဖြတ်သည်။ အဆီသည် အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့် 38 kJ/g (9 Cal/g)၊ ပရိုတင်းနှင့် ကာဗိုဟိုက်ဒရိတ် 16-17 kJ/g (4 Cal/g တစ်ခုစီ) ထက် နှစ်ဆပိုများသည်။ မြင့်မားသော-အဆီအစားအစာများတွင် ဂရမ်တစ်ဂရမ်လျှင် ကယ်လိုရီပိုမိုပါဝင်သည်- မက်ခရိုအာဟာရဓာတ်၏ သီးခြားစွမ်းအင်သည် တွက်ချက်မှုကိုလွှမ်းမိုးထားသည်။

ရေတွင် စွမ်းအင်ထည့်ဝင်ခြင်းမရှိဘဲ အစုလိုက်အပြုံလိုက် ပေါင်းထည့်သောကြောင့် အစားအစာ၏ သီးခြားစွမ်းအင်ကို သိသိသာသာ ထိခိုက်စေပါသည်။ လတ်ဆတ်သောဟင်းသီးဟင်းရွက်များတွင် 0.5-1 kJ/g သာပါဝင်နိုင်ပြီး အခွံမာသီးခြောက်များသည် အပင်အခြေခံအစားအစာများဖြစ်လင့်ကစား 25 kJ/g ထက်ကျော်လွန်နေပါသည်။

လျှပ်စစ်ကား ဒီဇိုင်းသည် စွမ်းအင်ကန့်သတ်ချက်များနှင့် ပတ်သက်ပါသည်။ 250 Wh/kg ရှိသောဆဲလ်များကိုအသုံးပြုထားသော 75 kWh ဘက်ထရီထုပ်ပိုးသည် အလေးချိန် 300 ကီလိုဂရမ်ရှိပြီး အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့် ကားအလေးချိန်၏ 15-20% ကိုကိုယ်စားပြုသည်။ ဘက်ထရီ သီးသန့် စွမ်းအင်ကို 350 Wh/kg သို့ တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် ၎င်းကို 214 ကီလိုဂရမ်အထိ လျှော့ချနိုင်ပြီး ခရီးသည် စွမ်းရည် သို့မဟုတ် တိုးချဲ့နိုင်သော အကွာအဝေးအတွက် 86 ကီလိုဂရမ်ကို လွတ်စေသည်။

ဤအလေးချိန်လျော့ချခြင်းသည် ယာဉ်ဒီဇိုင်းအားဖြင့် အကျုံးဝင်သည်။ ပေါ့ပါးသောယာဉ်များသည် အရှိန်နှင့် တောင်တက်ခြင်း၊ သေးငယ်သော မော်တာများနှင့် ကြံ့ခိုင်မှုနည်းသော ဆိုင်းထိန်းစနစ်များအတွက် စွမ်းအင်နည်းပါးသည်။ မော်တော်ယာဥ်လုပ်ငန်းသည် အလားတူအကွာအဝေးအတွက် လောင်စာ 50-60 ကီလိုဂရမ်သာ သယ်ဆောင်ရန်လိုအပ်သည့် ဓာတ်ဆီကားများနှင့် အလေးချိန် ယှဉ်ပြိုင်နိုင်သော လျှပ်စစ်ကားများကို အလေးချိန် 400-500 Wh/kg ရှိသော ဘက်ထရီကို ပစ်မှတ်ထားသည်။

လေယာဉ်နှင့် အာကာသယာဉ်များသည် တိကျသော စွမ်းအင်လိုအပ်ချက်များကိုပင် တင်းကျပ်စွာ ရင်ဆိုင်နေကြရသည်။ ဂြိုလ်တုများနှင့် အာကာသယာဉ်များအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော စွမ်းအင်မြင့် ဘက်ထရီများကို ပတ်လမ်းသို့ လွှင့်တင်သည့် ကီလိုဂရမ်တိုင်းသည် လောင်စာအတွက် ဒေါ်လာ ထောင်ပေါင်းများစွာ ကုန်ကျသည်။ NASA ၏ Mars ဆင်းယာဉ်များသည် လွန်ကဲသောအပူချိန်တွင် ၎င်းတို့၏ သီးခြားစွမ်းအင်နှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုပေါင်းစပ်မှုအတွက် အထူးရွေးချယ်ထားသော လစ်သီယမ်{2}}အိုင်းယွန်းဆဲလ်များကို အသုံးပြုပါသည်။

လျှပ်စစ်လေကြောင်းဆိုင်ရာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုသည် ဘက်ထရီ၏အောင်မြင်မှုများအပေါ်တွင် မူတည်သည်။ လက်ရှိ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းနည်းပညာသည် သေးငယ်သော ဒရုန်းများနှင့် တိုတောင်းသော-မြို့ပြလေကြောင်းသွားလာရေးယာဉ်များကို အသုံးပြုနိုင်သော်လည်း ဒေသဆိုင်ရာလေယာဉ်များ ရှင်သန်နိုင်စေရန်အတွက် 500 Wh/kg ထက် တိကျသောစွမ်းအင်လိုအပ်ပါသည်။ လျှပ်စစ်လေယာဉ်ကို လိုက်ရှာနေသည့် ကုမ္ပဏီများသည် လေယာဉ်ဒီဇိုင်းအသစ်များကို သေးငယ်သော စွမ်းအင်မြှင့်တင်မှုများပင် ပြုလုပ်ထားသောကြောင့် ဘက်ထရီဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို အနီးကပ်စောင့်ကြည့်ကြသည်။

စမတ်ဖုန်းထုတ်လုပ်သူများသည် အားသွင်းမြန်နှုန်းနှင့် ဘေးကင်းမှုကဲ့သို့သော အခြားအချက်များနှင့် တိကျသောစွမ်းအင်ကို ချိန်ညှိပေးသည်။ ခေတ်မီဖုန်းများသည် 250-270 Wh/kg ဝန်းကျင်ရှိ ဆဲလ်များကို အသုံးပြုပြီး 150-200 ဂရမ်အလေးချိန်ရှိသော စက်များတွင် -ရက်ကြာလုပ်ဆောင်မှုကို အသုံးပြုနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ တိကျသော စွမ်းအင်ကို တိုးမြှင့်ခြင်းသည် ဘက်ထရီ သက်တမ်း ပိုကြာစေသည် သို့မဟုတ် ပိုပါး၍ ပေါ့ပါးသော ဒီဇိုင်းများ- စားသုံးသူများက တန်ဖိုးထားသော နှစ်မျိုးလုံးကို ခွင့်ပြုသည်။

လက်ပ်တော့ဘက်ထရီများသည် တူညီသော ကန့်သတ်ချက်များနှင့် ရင်ဆိုင်နေရသော်လည်း ဦးစားပေး ကွဲပြားသည်။ ပုံမှန်လက်တော့ပ်ဘက်ထရီသည် 300-400 ဂရမ်ရှိပြီး 50-100 Wh သိုလှောင်ထားကာ ဖုန်းများနှင့်အလားတူ တိကျသောစွမ်းအင်ရှိသောဆဲလ်များကိုအသုံးပြုကာ ကွဲပြားခြားနားသောထုတ်လွှတ်မှုနှုန်းနှင့် အပူပိုင်းဆိုင်ရာလက္ခဏာများအတွက် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ထားသည်။

တိကျသောစွမ်းအင်နှင့် သီးသန့်ပါဝါသည် ကွဲပြားသောစွမ်းဆောင်ရည်အတိုင်းအတာများကို ကိုယ်စားပြုသည်။ သီးခြားစွမ်းအင် (W/kg) သည် စနစ်တစ်ခုမှ စွမ်းအင် မည်မျှလျင်မြန်စွာ ပေးပို့နိုင်သည်ကို တိုင်းတာပြီး သီးသန့်စွမ်းအင်က ၎င်းတွင် စုစုပေါင်းစွမ်းအင်မည်မျှ သိုလှောင်ထားသည်ကို တိုင်းတာသည်။ မြင့်မားသောတိကျသောစွမ်းအင်အတွက် အကောင်းဆုံးပြုလုပ်ထားသော ဘက်ထရီများသည် ပုံမှန်အားဖြင့် သီးခြားပါဝါကို စွန့်လွှတ်ကြပြီး အပြန်အလှန်အားဖြင့်။

Lithium iron phosphate (LFP) ဘက်ထရီများသည် ဤဖလှယ်မှုကို သရုပ်ဖော်သည်။ ၎င်းတို့သည် နီကယ်ထက်နိမ့်သော သီးသန့်စွမ်းအင် (120-160 Wh/kg)-ကြွယ်ဝသော အခြားရွေးချယ်စရာများကို ပေးစွမ်းသော်လည်း ပိုမိုတိကျသောစွမ်းအားနှင့် ပိုမိုကောင်းမွန်သော လည်ပတ်မှုဘဝကို ပေးစွမ်းပါသည်။ ပါဝါကိရိယာများသည် လည်ပတ်ချိန်နည်းသော်လည်း ၎င်းတို့သည် စွမ်းအားမြင့်ဆဲလ်များကို အသုံးပြုသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် မော်တာလည်ပတ်မှုအတွက် လုံလောက်သောလျှပ်စီးကို ပေးဆောင်ခြင်းသည် စုစုပေါင်းစွမ်းရည်ထက် ဦးစားပေးဖြစ်သည်။

Ragone ဇာတ်ကွက်သည် ဝင်ရိုးတစ်ခုပေါ်ရှိ သီးခြားစွမ်းအင်နှင့် အခြားတစ်ခုရှိ သီးခြားပါဝါများကို ပြသကာ ဤဆက်ဆံရေးကို ဂရပ်ဖစ်ဖြင့် ပြသသည်။ မတူညီသောဘက်ထရီဓာတုဗေဒပညာရပ်များသည် မတူညီသောဒေသများကို သိမ်းပိုက်ထားပြီး နှစ်ခုလုံးတွင် နည်းပညာတစ်ခုတည်းသာ ထူးထူးခြားခြားမရှိပေ။ အပလီကေးရှင်းများသည် ၎င်းတို့၏လိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီသော ဘက်ထရီများကို ရွေးချယ်ရပါမည်-ကြာရှည်စွာ စွမ်းအင်မြင့်မားခြင်း၊ ခဏတာပေါက်ကွဲခြင်းအတွက် ပါဝါမြင့်မားခြင်း သို့မဟုတ် ရောနှောအသုံးပြုရန်အတွက် အပေးအယူလုပ်ရသည့် ဒီဇိုင်းများကို ရွေးချယ်ရပါမည်။

တိကျသောစွမ်းအင်သည် စွမ်းဆောင်ရည်မက်ထရစ်တစ်ခုတည်းကိုသာ ကိုယ်စားပြုသည်။ ခြွင်းချက် တိကျသော စွမ်းအင်ရှိသော ဘက်ထရီသည် စက်ဝိုင်းသက်တမ်း ညံ့ဖျင်းခြင်း၊ ဘေးကင်းရေး စိုးရိမ်မှုများ၊ ကုန်ကျစရိတ် ကြီးမြင့်ခြင်း သို့မဟုတ် ကန့်သတ်ထားသော အပူချိန် အကွာအဝေးကို ခံစားရနိုင်သည်။ လီသီယမ်-ဆာလဖာဘက်ထရီများသည် မြင့်မားသောသီအိုရီအရ သီးခြားစွမ်းအင် (650 Wh/kg) ကို သရုပ်ပြသော်လည်း ဆာလဖာပျော်ဝင်မှုနှင့် စီးပွားဖြစ်ထုတ်လုပ်ခြင်းကို ဟန့်တားသည့် သံသရာသက်တမ်းနည်းပါးသော စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်ရသည်။

ထုတ်လုပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်များသည် လက်တွေ့ကျသော သီးခြားစွမ်းအင်ကို ထိခိုက်စေပါသည်။ ဆဲလ်-အဆင့် သတ်မှတ်ထားသော စွမ်းအင်သည် ထုပ်ပိုးမှုထက် ကျော်လွန်နေပါသည်-အကာအကွယ်ပတ်လမ်းများ၊ အအေးခံစနစ်များနှင့် ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ဒြပ်စင်များမှ ပေါင်းထည့်ထားသော ဒြပ်ထုကြောင့် အဆင့်တန်ဖိုးများ ကျော်လွန်နေပါသည်။ 270 Wh/kg ရရှိသည့် ဆဲလ်တစ်ခုသည် ထုပ်ပိုးအဆင့်တွင် 180-200 Wh/kg သာ ထုတ်ပေးနိုင်သည်- စနစ်ဒီဇိုင်နာများအတွက် အရေးကြီးသော ခြားနားချက်ဖြစ်သည်။

အပူချိန်သည် သီးခြားစွမ်းအင်ပေးပို့မှုကို သိသိသာသာ သက်ရောက်မှုရှိသည်။ အအေးလွန်ကဲသော အခြေအနေများသည် ဘက်ထရီစွမ်းရည်ကို လျော့ကျစေပြီး အားသွင်းစဉ်အတွင်း သီးခြားစွမ်းအင်ကို ထိရောက်စွာ လျှော့ချပေးသည်။ လျှပ်စစ်ကားများသည် အပူချိန်နိမ့်သောအချိန်တွင် ဘက်ထရီအပြည့်မထုတ်နိုင်သောကြောင့် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းအားဖြင့် လျှပ်စစ်ကားများသည် ဆောင်းရာသီတွင် အကွာအဝေးကို လျှော့ချပေးနိုင်သည်။

Specific Energy

သုတေသနသည် နည်းလမ်းမျိုးစုံဖြင့် တိကျသော စွမ်းအင်တိုးတက်မှုကို ရှာဖွေသည်။ နီကယ်ပါဝင်မှုမြင့်မားသော လစ်သီယမ်-နီကယ်{2}}မန်းဂနိစ်-ကိုဘော့-အောက်ဆိုဒ် (NMC) ကဲ့သို့သော အဆင့်မြင့် cathode ပစ္စည်းများသည် positive electrode တွင် စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုကို တိုးစေသည်။ ဆီလီကွန်-အခြေခံ anodes သည် ဂရပ်ဖိုက်ထက် လစ်သီယမ်ကို ပိုမိုသိုလှောင်ကာ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးသည်။ သုတေသီများသည် ဆက်စပ်စိန်ခေါ်မှုများကို ကျော်လွှားရန် လုပ်ဆောင်နေချိန်တွင် တိုးတက်မှုတစ်ခုစီသည် တိကျသောစွမ်းအင်ကို ပိုမိုမြင့်မားစေသည်။

အစိုင်အခဲ-နိုင်ငံတော် အီလက်ထရိုလစ်များသည် ဂရပ်ဖိုက်ထက် များစွာပိုမိုတိကျသော စွမ်းအင်ကိုပေးဆောင်သည့် လစ်သီယမ်သတ္တု anodes ကိုဖွင့်ပေးခြင်းဖြင့် ကြီးမားသောအကျိုးအမြတ်များကို ကတိပေးပါသည်။ QuantumScape၊ Solid Power နှင့် Samsung အပါအဝင် ကုမ္ပဏီများ သည် 400-500 Wh/kg ၏ သီးခြားစွမ်းအင်များကို ပစ်မှတ်ထား၍ စီးပွားဖြစ်ထုတ်လုပ်ခြင်းကို လိုက်လုပ်နေပါသည်။ အောင်မြင်မှုသည် လျှပ်စစ်ကားများနှင့် လူသုံး အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများကို ပြောင်းလဲစေမည်ဖြစ်သည်။

လစ်သီယမ်-လေဘက်ထရီများသည် 11,140 Wh/kg-ဓာတ်ဆီနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သော သီအိုရီဆိုင်ရာ သီးခြားစွမ်းအင်ဖြင့် သက်တမ်းပိုရှည်နိုင်ခြေကို ကိုယ်စားပြုပါသည်။ သို့သော်၊ အီလက်ထရောနစ်တည်ငြိမ်မှု၊ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် အာရုံခံနိုင်စွမ်းနှင့် ကန့်သတ်စက်ဝန်းဘဝ အပါအဝင် နည်းပညာဆိုင်ရာ အတားအဆီးများစွာသည် ၎င်းတို့အား ဓာတ်ခွဲခန်းများတွင် ချုပ်နှောင်ထားသည်။ လက်တွေ့ကျသော လီသီယမ်-လေဘက်ထရီများသည် နှစ်များ သို့မဟုတ် ဆယ်စုနှစ်များစွာ ဝေးကွာနေပါသည်။

နားလည်ရန်လီသီယမ်ဘက်ထရီဆိုတာဘာလဲခေတ်မီစွမ်းအင်သိုလှောင်မှုကို အဘယ်ကြောင့်လွှမ်းမိုးထားသနည်း၊ တိကျသောစွမ်းအင်သည် အဓိကအဖြေကိုပေးပါသည်။ ၁၉၉၀ ခုနှစ်များအတွင်း လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းနည်းပညာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုသည် Sony ဆဲလ်အစောပိုင်းတွင် 120 Wh/kg မှ ဘက်ထရီ 270 Wh/kg ကျော်အထိ{5}ဆယ်စုနှစ်သုံးခုအတွင်း နှစ်ဆပိုမိုများပြားလာသည်။

မတူညီသော လီသီယမ်ဘက်ထရီ အမျိုးအစားများသည် ၎င်းတို့၏ ဓာတုဗေဒအပေါ် အခြေခံ၍ ကွဲပြားသော စွမ်းအင်အဆင့်များကို ပြသသည်။ ဖုန်းများတွင်အသုံးပြုသော လီသီယမ်ကိုဘော့အောက်ဆိုဒ် (LCO) ဆဲလ်များသည် အမြင့်ဆုံးတိကျသောစွမ်းအင်ကိုရရှိသော်လည်း အကန့်အသတ်ရှိသောစက်ဝန်းဘဝနှင့် ဘေးကင်းရေးဆိုင်ရာစိုးရိမ်မှုများနှင့်အတူ။ လစ်သီယမ်သံဖော့စဖိတ် (LFP) သည် သီးသန့်စွမ်းအင်နည်းပါးသော်လည်း လျှပ်စစ်ဘတ်စ်ကားများနှင့် သီးသန့်သိုလှောင်မှုများအတွက် စိတ်ချရပြီး အသက်ရှည်ရန်အတွက် သီးခြားစွမ်းအင်ကို ရောင်းဝယ်ဖောက်ကားသည်။

ပိုမိုမြင့်မားသောတိကျသောစွမ်းအင်အတွက်တွန်းအားပေးသည်အရာဝတ္ထုသုတေသနပြုသည်။ Cathode ပစ္စည်းများသည် ဆဲလ်အလေးချိန်၏ အများစုကို တွက်ချက်ထားသောကြောင့် ပိုမိုပေါ့ပါးပြီး စွမ်းအင်{1}}သိပ်သည်းသော cathodes များသည် တိကျသောစွမ်းအင်ကို တိုက်ရိုက်တိုးတက်စေသည်။ အသုံးမပြုသောပစ္စည်းများကို လျှော့ချခြင်း-လက်ရှိ စုဆောင်းသူများ၊ ခွဲထွက်သူများ၊ ထုပ်ပိုးမှုများ-သည်လည်း သိုလှောင်ထားသည့် စွမ်းအင်ကို မလျှော့ချဘဲ အစုလိုက်အပြုံလိုက် လျှော့ချခြင်းဖြင့်လည်း ကူညီပေးပါသည်။

ခေတ်မီလျှပ်စစ်ကားများသည် လစ်သီယမ်ဘက်ထရီ၏ သီးခြားစွမ်းအင်စွမ်းရည်များပေါ်တွင် ကြီးကြီးမားမား မှီခိုနေရသည်။ ပုံမှန် EV ဘက်ထရီ pack သည် 250-270 Wh/kg သတ်မှတ်ထားသော စွမ်းအင်ဖြင့် ဆဲလ်များကို အသုံးပြု၍ 50-100 kWh သိုလှောင်သည်။ ၎င်းသည် ဘက်ထရီ အလေးချိန်ကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ပြီး အကွာအဝေး မိုင် 200 မှ 400 အထိ မောင်းနှင်နိုင်သည်။ တိကျသောစွမ်းအင်သည် 350-400 Wh/kg သို့တိုးလာသည်နှင့်အမျှ အကွာအဝေးသည် အချိုးကျ တိုးလာသည် သို့မဟုတ် ဘက်ထရီအလေးချိန် လျော့နည်းသွားကာ ယာဉ်၏စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးတက်စေသည်။

အလားတူ လူသုံးအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများသည် လစ်သီယမ်ဘက်ထရီ၏ သီးခြားစွမ်းအင်အပေါ်လည်း မှီခိုပါသည်။ စမတ်ဖုန်းများ၊ လက်ပ်တော့များ၊ တက်ဘလက်များနှင့် ဝတ်ဆင်နိုင်သော ပစ္စည်းများသည် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်း သို့မဟုတ် လစ်သီယမ်-ပိုလီမာဆဲလ်များကို အထူးသဖြင့် ၎င်းတို့၏ မြင့်မားသော စွမ်းအင်ဖြင့် ကျစ်လစ်ပေါ့ပါးသော စက်များတွင် လုံလောက်သော runtime ကို ခွင့်ပြုပေးသောကြောင့်၊ လစ်သီယမ်နည်းပညာ၏ တိကျသောစွမ်းအင်အားသာချက်များမရှိလျှင် ခေတ်မီမိုဘိုင်းကွန်ပြူတာသည် မဖြစ်နိုင်ပေ။

တိကျသောစွမ်းအင်သည် တစ်ယူနစ်ဒြပ်ထု (Wh/kg) စွမ်းအင်ကို တိုင်းတာပြီး စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆသည် တစ်ယူနစ်၏ ထုထည် (Wh/L) စွမ်းအင်ကို တိုင်းတာသည်။ အလေးချိန် အလွန်အရေးပါသည့် အပလီကေးရှင်းများသည် -လေယာဉ် သို့မဟုတ် ကျောပိုးအိတ်များကဲ့သို့-သီးသန့်စွမ်းအင်ကို ဦးစားပေးသည်။ နေရာလွတ်များ ကန့်သတ်ထားသည့် အပလီကေးရှင်းများသည်-ပုံသေအကွက်များအတွင်းရှိ လူသုံးအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများကဲ့သို့-စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆကို ဦးစားပေးလေ့ရှိသည်။

လုပ်ငန်းသုံးဘက်ထရီများထဲတွင်၊ နီကယ်ပါသော အဆင့်မြင့် လစ်သီယမ်{0}}အိုင်းယွန်းဆဲလ်များ-ကြွယ်ဝသော cathodes များသည် လက်ရှိတွင် အမြင့်ဆုံးတိကျသောစွမ်းအင်ကို 250-300 Wh/kg ဖြင့် ရရှိသည်။ စမ်းသပ်သည့် အစိုင်အခဲ-နိုင်ငံပိုင် လီသီယမ်ဘက်ထရီများသည် ဓာတ်ခွဲခန်းအခြေအနေများတွင် 400-500 Wh/kg ကို သရုပ်ပြထားသည်။ Lithium-air ဘက်ထရီများသည် သီအိုရီအရ 11,140 Wh/kg သို့ရောက်ရှိသော်လည်း လက်တွေ့အသုံးပြုမှုနှင့် ဝေးကွာနေပါသည်။

ဓာတ်ဆီသည် လေထုအောက်ဆီဂျင်ဖြင့် လောင်ကျွမ်းချိန်တွင် ထုတ်လွှတ်သော ဓာတုနှောင်ကြိုးများတွင် စွမ်းအင်ကို သိုလှောင်သည်။ ဓာတ်ဆီ၏ ဒြပ်ထုတွင် အောက်ဆီဂျင်ကို မရေတွက်နိုင်သောကြောင့် ၎င်း၏ တိကျသော စွမ်းအင်သည် (12,700 Wh/kg) ပိုမိုမြင့်မားသည်။ ဘက်ထရီများသည် လောင်စာနှင့် ဓာတ်တိုးဆန့်ကျင်ပစ္စည်းနှစ်မျိုးလုံးကို သယ်ဆောင်ရမည်ဖြစ်ပြီး ၎င်းတို့၏ သီးခြားစွမ်းအင်ကို ကန့်သတ်ထားသည်။ ဤအခြေခံခြားနားချက်သည် ရုပ်ကြွင်းလောင်စာစွမ်းအင်သိပ်သည်းဆနှင့် ယှဉ်ရန် အဘယ်ကြောင့်ဘက်ထရီများ ရုန်းကန်နေရသည်ကို ရှင်းပြသည်။

သေချာပေါက်။ တိကျသောစွမ်းအင်သည် စွမ်းဆောင်ရည်အတိုင်းအတာတစ်ခုသာဖြစ်သည်။ မြင့်မားသောတိကျသောစွမ်းအင်ရှိသောဘက်ထရီများသည် စက်လည်ပတ်မှုဘဝညံ့ဖျင်းခြင်း၊ ဘေးကင်းလုံခြုံရေးအန္တရာယ်များ၊ ကုန်ကျစရိတ်မြင့်မားခြင်း သို့မဟုတ် အကန့်အသတ်ရှိသော ပါဝါထွက်ရှိခြင်းတို့ ဖြစ်နိုင်သည်။ အကောင်းဆုံးဘက်ထရီသည် အပလီကေးရှင်းလိုအပ်ချက်များပေါ်တွင်မူတည်သည်-အခြားနယ်ပယ်များရှိ သာလွန်ထူးခြားမှုများကြောင့် စွမ်းအင်အနည်းငယ်နိမ့်သော ဒီဇိုင်းများသည် တစ်ခါတစ်ရံတွင် အလုံးစုံပိုမိုကောင်းမွန်ပါသည်။

တိကျသော စွမ်းအင်ကို တိုင်းတာရာတွင် ဂရုတစိုက် စမ်းသပ်မှု လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများ လိုအပ်သည်။ ဘက်ထရီအတွက်၊ ပုံမှန်ပရိုတိုကောများတွင် ဆဲလ်အား အပြည့်အ၀ အားသွင်းရန် ပါဝင်ပြီး ပေးပို့ထားသော စွမ်းအင်ကို တိုင်းတာနေစဉ် သတ်မှတ်ထားသော နှုန်းများဖြင့် ၎င်းအား ထုတ်လွှတ်သည်။ ဆဲလ်ထုထည်ဖြင့် စုစုပေါင်းစွမ်းအင်ထွက်ရှိမှုကို ပိုင်းခြားခြင်းဖြင့် တိကျသောစွမ်းအင်ကို Wh/kg ထုတ်ပေးသည်။

အဖွဲ့အစည်းအများအပြားသည် သီးခြားစွမ်းအင်တိုင်းတာခြင်းအတွက် စံနှုန်းများကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ အပြည်ပြည်ဆိုင်ရာလျှပ်စစ်နည်းပညာကော်မရှင် (IEC) သည် ထုတ်လုပ်သူအားလုံးတွင် လိုက်လျောညီထွေရှိစေမည့် စမ်းသပ်မှုလုပ်ထုံးလုပ်နည်းများကို ထုတ်ပြန်သည်။ ရလဒ်များသည် ထုတ်လွှတ်မှုနှုန်း၊ အပူချိန်နှင့် စမ်းသပ်မှုနည်းစနစ်များအပေါ် မူတည်၍ ကွဲပြားနိုင်သည်၊ ထို့ကြောင့် တိကျသော စွမ်းအင်တန်ဖိုးများကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်းသည် စမ်းသပ်မှုအခြေအနေများကို နားလည်ရန် လိုအပ်ပါသည်။

ဆဲလ်-အဆင့်တိုင်းတာမှုများသည် အတွဲ-အဆင့်တန်ဖိုးများ သိသိသာသာကွာခြားသည်။ ဘက်ထရီထုပ်ပိုးများတွင် စီမံခန့်ခွဲမှု အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများ၊ အအေးခံစနစ်များနှင့် စွမ်းအင်ကို သိမ်းဆည်းခြင်းမပြုဘဲ ဒြပ်ထုကို ပေါင်းထည့်သည့် ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ အစိတ်အပိုင်းများ ပါဝင်သည်။ Pack-အဆင့်သတ်မှတ်စွမ်းအင်သည် ပုံမှန်အားဖြင့် ဆဲလ်အဆင့်တန်ဖိုးများ 65-75% သို့ ရောက်ရှိသည်။ အပလီကေးရှင်းစွမ်းဆောင်ရည်ကို တွက်ချက်သည့်အခါ စနစ်ဒီဇိုင်နာများသည် ဤလျှော့ချမှုအတွက် ထည့်သွင်းတွက်ချက်ရပါမည်။

Specific Energy

တိကျသောစွမ်းအင်တိုးတက်မှုများသည် အခြေခံပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ထုတ်လုပ်မှုတိုးတက်မှုများအပေါ်အခြေခံ၍ ကြိုတင်ခန့်မှန်းနိုင်သောလမ်းကြောင်းကို လိုက်နာပါသည်။ သုတေသီများသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်းဖော်မြူလာများကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ မလှုပ်ရှားနိုင်သော ပစ္စည်းထုထည်ကို လျှော့ချခြင်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ခြင်းတို့ကြောင့် တိုးမြင့်လာမှုများ ဆက်လက်ဖြစ်ပေါ်လျက်ရှိသည်။ လက်ရှိ ခန့်မှန်းချက်များအရ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်း သီးသန့်စွမ်းအင် 350-400 Wh/kg လာမည့်ဆယ်စုနှစ်အတွင်း ဆင့်ကဲပြောင်းလဲတိုးတက်မှုများမှတစ်ဆင့် ရောက်ရှိလာမည်ဖြစ်ကြောင်း အကြံပြုအပ်ပါသည်။

တော်လှန်ပြောင်းလဲမှုများသည် ဓာတုဗေဒအသစ်များ လိုအပ်သည်။ နည်းပညာဆိုင်ရာစိန်ခေါ်မှုများကိုဖြေရှင်းပါက အစိုင်အခဲ-ပြည်နယ်ဘက်ထရီများသည် 400-500 Wh/kg အထိ ခုန်တက်နိုင်သည်။ လစ်သီယမ်-ဆာလ်ဖာနှင့် လီသီယမ်-လေဘက်ထရီများသည် ပိုမိုမြင့်မားသော သီးခြားစွမ်းအင်ကို ကတိပေးသော်လည်း ကြီးမားသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုဆိုင်ရာ အတားအဆီးများနှင့် ရင်ဆိုင်ရသည်။ ဆိုဒီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများသည် စီးပွားရေးထက် အလေးချိန်ပို၍ အရေးကြီးသည့် အသုံးချပရိုဂရမ်များကို ပစ်မှတ်ထား၍ သီးခြားစွမ်းအင်ကုန်ကျစရိတ်ဖြင့် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသည်။

ပိုမိုမြင့်မားသော သီးခြားစွမ်းအင်၏ သက်ရောက်မှုသည် သိသာထင်ရှားသော အသုံးချမှုများထက် ကျော်လွန်သည်။ ဇယားကွက်-စကေး စွမ်းအင်သိုလှောင်မှု ပိုမိုအားကောင်းလာပြီး ဘက်ထရီ သီးသန့်စွမ်းအင် ပိုမိုကောင်းမွန်လာပြီး ကုန်ကျစရိတ် ကျဆင်းလာသောကြောင့် ဖြစ်သည်။ သယ်ဆောင်ရလွယ်ကူသော ဆေးဘက်ဆိုင်ရာစက်ပစ္စည်းများသည် အခကြေးငွေများကြားတွင် ပိုမိုကြာရှည်စွာ လည်ပတ်နိုင်စေပါသည်။ ပါဝါကိရိယာများသည် runtime မဆုံးရှုံးဘဲ ပိုမိုပေါ့ပါးလာသည်။ တိကျသောစွမ်းအင်တွင် တိုးမြင့်လာမှုတစ်ခုစီသည် မြောက်မြားစွာသောစက်မှုလုပ်ငန်းခွင်များတွင် ဖြစ်နိုင်ခြေအသစ်များကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။

အထူးသဖြင့် လျှပ်စစ်သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးအတွက်၊ တိကျသောစွမ်းအင်မြှင့်တင်မှုများသည် ဘက်ထရီ၏အလေးချိန်နှင့် ကုန်ကျစရိတ်ဒဏ်ကြေးများကို လျှော့ချခြင်းဖြင့် ရုပ်ကြွင်းလောင်စာများနှင့် ယှဉ်၍ လက်ခံရရှိစေပါသည်။ သတ်မှတ်ထားသောစွမ်းအင် 50 Wh/kg တိုးလာတိုင်း 15-20% ပိုသောယာဉ်အကွာအဝေး သို့မဟုတ် ညီမျှသောအလေးချိန်လျှော့ချခြင်းဖြင့် လျှပ်စစ်ရွေ့လျားနိုင်မှုသို့ ကူးပြောင်းမှုကို အရှိန်မြှင့်ပေးသည်။ မော်တော်ယာဥ်လုပ်ငန်းသည် 400 Wh/kg ကို စျေးကွက် အစိတ်အပိုင်းအားလုံးရှိ လျှပ်စစ်ကားများကို အလေးချိန်နှင့် စျေးနှုန်းအပြိုင်အဆိုင်ဖြစ်စေသည့် ကန့်သတ်ချက်အဖြစ် ရှုမြင်သည်။

တိကျသောစွမ်းအင်နှင့် ၎င်း၏အကျိုးဆက်များကို နားလည်ခြင်းသည် အင်ဂျင်နီယာများ၊ ဒီဇိုင်နာများနှင့် စားသုံးသူများသည် စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုနည်းပညာများအကြောင်း အသိဉာဏ်ဖြင့် ဆုံးဖြတ်ချက်များချနိုင်စေရန် ကူညီပေးပါသည်။ ထုတ်ကုန်အသစ်အတွက် ဘက်ထရီ ဓာတုဗေဒကို ရွေးချယ်ခြင်း၊ လျှပ်စစ်ကားအကွာအဝေး တောင်းဆိုချက်များကို အကဲဖြတ်ခြင်း သို့မဟုတ် အချို့သော အပလီကေးရှင်းများသည် ဘက်ထရီစွမ်းရည်ထက်ကျော်လွန်၍ အဘယ်ကြောင့် ကျန်ရှိနေသည်ကို နားလည်ခြင်းဖြစ်စေ တိကျသောစွမ်းအင်သည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော အကြောင်းအရာကို ပေးဆောင်သည်။ သုတေသနပြုမှုသည် ဤမက်ထရစ်ကို ပိုမိုမြင့်မားလာစေသည်နှင့်အမျှ၊ ယခင်က မဖြစ်နိုင်သောအပလီကေးရှင်းများသည် ခေတ်မီနည်းပညာတွင် လျှပ်စစ်စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုအခန်းကဏ္ဍကို ချဲ့ထွင်လာစေသည်။