Studie vind die sleutel tot die verbetering van batterylewe: interaksies tussen deeltjies

Volgens buitelandse mediaberigte het Feng Lin, 'n medeprofessor in die Departement Chemie by Virginia Tech College of Science, en sy navorsingspan gevind dat vroeë batteryverval blykbaar gedryf word deur die eienskappe van individuele elektrodepartikels, maar ná dosyne ladings Na lus is hoe daardie deeltjies bymekaar pas, belangriker.

"Hierdie studie onthul die geheime van hoe om batteryelektrodes te ontwerp en te vervaardig vir 'n lang batterysikluslewe," het Lin gesê. Tans werk Lin se laboratorium daaraan om battery-elektrodes te herontwerp om vinnig laai, laer-koste, langer lewe en omgewingsvriendelike elektrode-argitektuur te skep.

0
Lewer kommentaar
versamel
hou van
tegnologie
Studie vind die sleutel tot die verbetering van batterylewe: interaksies tussen deeltjies
GasgooLiu Liting5小时前
Volgens buitelandse mediaberigte het Feng Lin, 'n medeprofessor in die Departement Chemie by Virginia Tech College of Science, en sy navorsingspan gevind dat vroeë batteryverval blykbaar gedryf word deur die eienskappe van individuele elektrodepartikels, maar ná dosyne ladings Na lus is hoe daardie deeltjies bymekaar pas, belangriker.

"Hierdie studie onthul die geheime van hoe om batteryelektrodes te ontwerp en te vervaardig vir 'n lang batterysikluslewe," het Lin gesê. Tans werk Lin se laboratorium daaraan om battery-elektrodes te herontwerp om vinnig laai, laer-koste, langer lewe en omgewingsvriendelike elektrode-argitektuur te skep.

Beeldbron: Feng Lin

"Wanneer die elektrode-argitektuur elke individuele deeltjie toelaat om vinnig op elektriese seine te reageer, sal ons 'n wonderlike gereedskapkas hê om batterye vinnig te laai," het Lin gesê. “Ons is opgewonde om ons begrip van die volgende generasie laekoste vinnig-laai batterye moontlik te maak. ”

Die navorsing is uitgevoer in samewerking met die Amerikaanse departement van energie se SLAC Nasionale versnellerlaboratorium, Purdue Universiteit en die Europese sinchrotronbestralingsfasiliteit. Zhengrui Xu en Dong Ho, nadoktorale genote in Lin se laboratorium, is ook mede-outeurs op die vraestel, wat lei tot elektrodevervaardiging, batteryvervaardiging en batteryprestasiemetings, en help met X-straal-eksperimente en data-analise.

"Die basiese boustene is hierdie deeltjies waaruit battery-elektrodes bestaan, maar wanneer dit opgeskaal word, werk hierdie deeltjies met mekaar," het SLAC-wetenskaplike Yijin Liu, 'n genoot by die Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) gesê. "As jy beter batterye wil maak, moet jy weet hoe om deeltjies bymekaar te sit."

As deel van die studie het Lin, Liu en ander kollegas rekenaarvisietegnieke gebruik om te bestudeer hoe die individuele deeltjies waaruit die elektrodes van herlaaibare batterye bestaan, mettertyd afbreek. Die doel hierdie keer is om nie net individuele deeltjies te bestudeer nie, maar ook die maniere waarop hulle saamwerk om batterylewe te verleng of te verminder. Die uiteindelike doel is om nuwe maniere te leer om die lewe van batteryontwerpe te verleng.

As deel van die studie het die span die batterykatode met X-strale bestudeer. Hulle het X-straaltomografie gebruik om 'n 3D-prent van die battery se katode na verskillende laaisiklusse te rekonstrueer. Hulle het dan hierdie 3D-prente in 'n reeks 2D-skywe gesny en rekenaarvisiemetodes gebruik om die deeltjies te identifiseer. Benewens Lin en Liu, het die studie die SSRL-nadoktorale navorser Jizhou Li, professor in meganiese ingenieurswese van Purdue-universiteit Keije Zhao, en gegradueerde student Nikhil Sharma van die Purdue-universiteit ingesluit.

Die navorsers het uiteindelik meer as 2 000 individuele deeltjies geïdentifiseer, wat nie net individuele deeltjie-eienskappe soos grootte, vorm en oppervlakruwheid bereken het nie, maar ook kenmerke soos hoe gereeld die deeltjies in direkte kontak met mekaar was en hoeveel die deeltjies van vorm verander het.

Vervolgens het hulle gekyk hoe elke eienskap die deeltjies laat afbreek, en gevind dat na 10 laaisiklusse, die grootste faktore die eienskappe van die individuele deeltjies was, insluitend hoe sferies die deeltjies was en die verhouding van deeltjievolume tot oppervlakarea. Na 50 siklusse het paring- en groepeienskappe egter die deeltjie-ontbinding aangedryf—soos hoe ver uitmekaar die twee deeltjies was, hoeveel die vorm verander het en of die meer langwerpige sokkerbalvormige deeltjies soortgelyke oriëntasies gehad het.

"Die rede is nie meer net die deeltjie self nie, maar die deeltjie-deeltjie-interaksie," het Liu gesê. Hierdie bevinding is belangrik omdat dit beteken dat vervaardigers tegnieke kan ontwikkel om hierdie eienskappe te beheer. Hulle kan byvoorbeeld magnetiese of elektriese velde gebruik. Deur die langwerpige deeltjies met mekaar in lyn te bring, dui die jongste bevindings daarop dat dit die batterylewe sal verleng.

Lin het bygevoeg: "Ons het intensief navorsing gedoen oor hoe om EV-batterye doeltreffend te laat werk onder vinnige laai en lae temperatuur toestande. Benewens die ontwerp van nuwe materiale wat batterykoste kan verminder deur goedkoper en meer oorvloedige grondstowwe te gebruik, is ons laboratorium Daar is ook 'n voortdurende poging om batterygedrag weg van ewewig te verstaan. Ons het begin om batterymateriaal en hul reaksie op moeilike omgewings te bestudeer.”