Дослідження виявило ключ до збільшення терміну служби батареї: взаємодія між частинками

Згідно з повідомленнями зарубіжних ЗМІ, Фен Лін, доцент кафедри хімії Технічного коледжу Вірджинії, і його дослідницька група виявили, що ранній розпад батареї, здається, зумовлений властивостями окремих частинок електрода, але після десятків зарядів Після створення циклу більш важливим є те, як ці частинки поєднуються разом.

«Це дослідження розкриває секрети того, як розробити та виготовити електроди батареї для тривалого циклу роботи батареї», — сказав Лін.Наразі лабораторія Ліна працює над переробкою електродів батареї, щоб створити архітектуру електродів із швидкою зарядкою, меншою вартістю, довшим терміном служби та екологічно чистою.

0
коментар
збирати
люблю
технології
Дослідження виявило ключ до збільшення терміну служби батареї: взаємодія між частинками
GasgooLiu Liting5小时前
Згідно з повідомленнями зарубіжних ЗМІ, Фен Лін, доцент кафедри хімії Технічного коледжу Вірджинії, і його дослідницька група виявили, що ранній розпад батареї, здається, зумовлений властивостями окремих частинок електрода, але після десятків зарядів Після створення циклу більш важливим є те, як ці частинки поєднуються разом.

«Це дослідження розкриває секрети того, як розробити та виготовити електроди батареї для тривалого циклу роботи батареї», — сказав Лін.Наразі лабораторія Ліна працює над переробкою електродів батареї, щоб створити архітектуру електродів із швидкою зарядкою, меншою вартістю, довшим терміном служби та екологічно чистою.

Джерело зображення: Feng Lin

«Коли архітектура електрода дозволить кожній окремій частинці швидко реагувати на електричні сигнали, ми матимемо чудовий інструментарій для швидкої зарядки акумуляторів», — сказав Лін.«Ми раді дати наше розуміння наступного покоління недорогих акумуляторів зі швидкою зарядкою.»

Дослідження було проведено у співпраці з Національною прискорювальною лабораторією SLAC Міністерства енергетики США, Університетом Пердью та Європейським центром синхротронного випромінювання.Zhengrui Xu і Dong Ho, докторанти в лабораторії Ліна, також є співавторами статті, ведуть виробництво електродів, виготовлення акумуляторів і вимірювання продуктивності акумуляторів, а також допомагають у рентгенівських експериментах і аналізі даних.

«Основними будівельними блоками є ці частинки, з яких складаються електроди батареї, але при збільшенні ці частинки взаємодіють одна з одною», — сказав науковець SLAC Ідзін Лю, співробітник Стенфордського джерела синхротронного випромінювання (SSRL).«Якщо ви хочете робити кращі батареї, вам потрібно знати, як об’єднати частинки».

У рамках дослідження Лін, Лю та інші колеги використовували методи комп’ютерного зору, щоб досліджувати, як окремі частинки, з яких складаються електроди акумуляторних батарей, з часом руйнуються.Метою цього разу є вивчення не лише окремих частинок, а й того, як вони працюють разом, щоб продовжити або скоротити термін служби батареї.Кінцева мета полягає в тому, щоб вивчити нові способи продовжити термін служби батарей.

У рамках дослідження команда досліджувала катод батареї за допомогою рентгенівського випромінювання.Вони використовували рентгенівську томографію, щоб реконструювати тривимірне зображення катода батареї після різних циклів зарядки.Потім вони розрізали ці 3D-зображення на серію 2D-зрізів і використали методи комп’ютерного зору для ідентифікації частинок.Окрім Ліна та Лю, у дослідженні брали участь постдокторант SSRL Цзічжоу Лі, професор машинобудування Університету Пердью Кейдже Чжао та аспірант Університету Пердью Нікіл Шарма.

Зрештою дослідники ідентифікували понад 2000 окремих частинок, обчислюючи не лише окремі характеристики частинок, такі як розмір, форма та шорсткість поверхні, а й такі характеристики, як частота прямого контакту частинок одна з одною та наскільки частинки змінили форму.

Далі вони розглянули, як кожна властивість спричиняє руйнування частинок, і виявили, що після 10 циклів заряджання найважливішими факторами були властивості окремих частинок, включаючи те, наскільки частинки були сферичними, і співвідношення об’єму частинок до площі поверхні.Однак після 50 циклів розкладання частинок вплинуло на властивості пар і груп, наприклад, наскільки далеко одна від одної були дві частинки, наскільки змінилася форма і чи мали схожу орієнтацію більш витягнуті частинки у формі футбольного м’яча.

«Причина більше не в самій частинці, а у взаємодії між частинками», — сказав Лю.Цей висновок важливий, оскільки означає, що виробники можуть розробити методи контролю цих властивостей.Наприклад, вони можуть використовувати магнітні або електричні поля, вирівнюючи витягнуті частинки одна з одною, останні висновки показують, що це подовжить термін служби батареї».

Лін додав: «Ми інтенсивно досліджували, як зробити так, щоб акумулятори електромобілів працювали ефективно в умовах швидкої зарядки та низьких температур.На додаток до розробки нових матеріалів, які можуть зменшити витрати на батареї за рахунок використання дешевшої та поширенішої сировини, наша лабораторія також докладає постійних зусиль, щоб зрозуміти поведінку батареї поза рівновагою.Ми почали вивчати матеріали акумуляторів та їхню реакцію на агресивне середовище».