Badanie wykazało klucz do wydłużenia żywotności baterii: interakcje między cząsteczkami

Według doniesień zagranicznych mediów Feng Lin, profesor nadzwyczajny na Wydziale Chemii Virginia Tech College of Science, wraz z zespołem badawczym odkrył, że wczesny rozpad baterii wydaje się wynikać z właściwości poszczególnych cząstek elektrody, ale po kilkudziesięciu ładunkach Po zapętleniu ważniejsze jest to, jak te cząstki pasują do siebie.

„To badanie odkrywa tajemnice projektowania i wytwarzania elektrod akumulatorowych zapewniających długą żywotność akumulatora” – powiedział Lin.Obecnie laboratorium Lin pracuje nad przeprojektowaniem elektrod akumulatorowych, aby stworzyć architekturę elektrod umożliwiającą szybkie ładowanie, tańszą, dłuższą żywotność i przyjazną dla środowiska.

0
Komentarz
zbierać
tak jak
technologia
Badanie wykazało klucz do wydłużenia żywotności baterii: interakcje między cząsteczkami
GasgooLiu Liting5 wersji
Według doniesień zagranicznych mediów Feng Lin, profesor nadzwyczajny na Wydziale Chemii Virginia Tech College of Science, wraz z zespołem badawczym odkrył, że wczesny rozpad baterii wydaje się wynikać z właściwości poszczególnych cząstek elektrody, ale po kilkudziesięciu ładunkach Po zapętleniu ważniejsze jest to, jak te cząstki pasują do siebie.

„To badanie odkrywa tajemnice projektowania i wytwarzania elektrod akumulatorowych zapewniających długą żywotność akumulatora” – powiedział Lin.Obecnie laboratorium Lin pracuje nad przeprojektowaniem elektrod akumulatorowych, aby stworzyć architekturę elektrod umożliwiającą szybkie ładowanie, tańszą, dłuższą żywotność i przyjazną dla środowiska.

Źródło obrazu: Feng Lin

„Kiedy architektura elektrod umożliwi każdej cząstce szybką reakcję na sygnały elektryczne, będziemy mieli świetny zestaw narzędzi do szybkiego ładowania akumulatorów” – powiedział Lin.„Jesteśmy podekscytowani możliwością umożliwienia nam zrozumienia nowej generacji tanich, szybko ładujących się akumulatorów.”

Badania przeprowadzono we współpracy z Narodowym Laboratorium Akceleratorów SLAC Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych, Uniwersytetem Purdue i Europejskim Ośrodkiem Promieniowania Synchrotronowego.Zhengrui Xu i Dong Ho, stażyści podoktorscy w laboratorium Lin, są także współautorami artykułu, kierując produkcją elektrod, produkcją baterii i pomiarami wydajności baterii, a także pomagając w eksperymentach rentgenowskich i analizie danych.

„Podstawowymi elementami składowymi są cząstki tworzące elektrody akumulatora, ale po powiększeniu cząstki te oddziałują ze sobą” – powiedział naukowiec z SLAC, Yijin Liu, pracownik Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL).„Jeśli chcesz produkować lepsze baterie, musisz wiedzieć, jak łączyć cząstki”.

W ramach badania Lin, Liu i inni współpracownicy wykorzystali techniki widzenia komputerowego, aby zbadać, w jaki sposób poszczególne cząstki tworzące elektrody akumulatorów rozkładają się z biegiem czasu.Tym razem celem jest zbadanie nie tylko pojedynczych cząstek, ale także sposobów, w jakie współdziałają, aby wydłużyć lub skrócić żywotność baterii.Ostatecznym celem jest poznanie nowych sposobów wydłużania żywotności konstrukcji akumulatorów.

W ramach badań zespół zbadał katodę akumulatora za pomocą promieni rentgenowskich.Wykorzystali tomografię rentgenowską do zrekonstruowania trójwymiarowego obrazu katody akumulatora po różnych cyklach ładowania.Następnie pocięli te obrazy 3D na serię wycinków 2D i wykorzystali metody widzenia komputerowego do identyfikacji cząstek.Oprócz Lin i Liu w badaniu uczestniczyli Jizhou Li, badacz z tytułem doktora SSRL, profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Purdue Keije Zhao i absolwent Uniwersytetu Purdue Nikhil Sharma.

Ostatecznie badacze zidentyfikowali ponad 2000 pojedynczych cząstek, obliczając nie tylko ich cechy charakterystyczne, takie jak rozmiar, kształt i chropowatość powierzchni, ale także takie cechy, jak częstość bezpośredniego kontaktu cząstek ze sobą i stopień zmiany kształtu cząstek.

Następnie sprawdzili, w jaki sposób każda właściwość powoduje rozkład cząstek i odkryła, że ​​po 10 cyklach ładowania najważniejszymi czynnikami były właściwości poszczególnych cząstek, w tym ich kulistość i stosunek objętości cząstek do pola powierzchni.Jednak po 50 cyklach właściwości parowania i grupowania wpływały na rozkład cząstek – na przykład odległość od siebie obu cząstek, stopień zmiany kształtu i to, czy bardziej wydłużone cząstki w kształcie piłki nożnej miały podobną orientację.

„Powodem nie jest już sama cząstka, ale interakcja cząstka-cząstka” – powiedział Liu.To odkrycie jest ważne, ponieważ oznacza, że ​​producenci mogą opracować techniki kontrolowania tych właściwości.Na przykład mogliby wykorzystać pola magnetyczne lub elektryczne. Najnowsze odkrycia sugerują, że wydłuży to żywotność baterii. Wyrównanie ze sobą wydłużonych cząstek”.

Lin dodał: „Intensywnie badamy, jak zapewnić wydajną pracę akumulatorów pojazdów elektrycznych w warunkach szybkiego ładowania i niskiej temperatury.Oprócz projektowania nowych materiałów, które mogą obniżyć koszty baterii dzięki zastosowaniu tańszych i powszechniejszych surowców, nasze laboratorium podejmuje również ciągłe wysiłki, aby zrozumieć zachowanie baterii poza stanem równowagi.Zaczęliśmy badać materiały akumulatorów i ich reakcję na trudne warunki.”