Tədqiqat batareyanın ömrünü yaxşılaşdırmaq üçün əsas tapır: hissəciklər arasında qarşılıqlı əlaqə

Xarici KİV-in məlumatına görə, Virciniya Texniki Elm Kollecinin Kimya kafedrasının dosenti Feng Lin və onun tədqiqat qrupu müəyyən ediblər ki, batareyanın erkən çürüməsi ayrı-ayrı elektrod hissəciklərinin xüsusiyyətlərindən qaynaqlanır, lakin onlarla yüklənmədən sonra. Döngədən sonra bu hissəciklərin bir-birinə necə uyğunlaşması daha vacibdir.

"Bu tədqiqat batareyanın uzun müddət işləmə müddəti üçün akkumulyator elektrodlarının dizaynı və istehsalının sirlərini açır" dedi Lin. Hal-hazırda, Lin laboratoriyası sürətli şarj, daha ucuz, daha uzun ömür və ekoloji cəhətdən təmiz elektrod arxitekturası yaratmaq üçün akkumulyator elektrodlarının yenidən dizaynı üzərində işləyir.

0
Şərh
toplamaq
kimi
texnologiya
Tədqiqat batareyanın ömrünü yaxşılaşdırmaq üçün əsas tapır: hissəciklər arasında qarşılıqlı əlaqə
GasgooLiu Liting5小时前
Xarici KİV-in məlumatına görə, Virciniya Texniki Elm Kollecinin Kimya kafedrasının dosenti Feng Lin və onun tədqiqat qrupu müəyyən ediblər ki, batareyanın erkən çürüməsi ayrı-ayrı elektrod hissəciklərinin xüsusiyyətlərindən qaynaqlanır, lakin onlarla yüklənmədən sonra. Döngədən sonra bu hissəciklərin bir-birinə necə uyğunlaşması daha vacibdir.

"Bu tədqiqat batareyanın uzun müddət işləmə müddəti üçün akkumulyator elektrodlarının dizaynı və istehsalının sirlərini açır" dedi Lin. Hal-hazırda, Lin laboratoriyası sürətli şarj, daha ucuz, daha uzun ömür və ekoloji cəhətdən təmiz elektrod arxitekturası yaratmaq üçün akkumulyator elektrodlarının yenidən dizaynı üzərində işləyir.

Şəkil mənbəyi: Feng Lin

"Elektrod arxitekturası hər bir fərdi hissəcikə elektrik siqnallarına tez cavab verməyə imkan verdikdə, batareyaları sürətlə doldurmaq üçün əla alətlər qutumuz olacaq" dedi Lin. “Biz aşağı qiymətli sürətli doldurulan batareyaların növbəti nəsli haqqında anlayışımızı təmin etməkdən məmnunuq. ”

Tədqiqat ABŞ Enerji Departamentinin SLAC Milli Sürətləndirici Laboratoriyası, Purdue Universiteti və Avropa Sinxrotron Radiasiya Qurumu ilə əməkdaşlıqda aparılıb. Lin laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçılar Zhengrui Xu və Dong Ho həm də kağız üzərində həmmüəllifdirlər, elektrod istehsalı, batareya istehsalı və batareyanın performansının ölçülməsinə rəhbərlik edirlər və rentgen sınaqları və məlumatların təhlili ilə kömək edirlər.

Stanford Sinxrotron Radiasiya İşıq Mənbəsinin (SSRL) əməkdaşı, SLAC alimi Yijin Liu, "Əsas tikinti blokları batareya elektrodlarını təşkil edən bu hissəciklərdir, lakin böyüdükdə bu hissəciklər bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur" dedi. "Daha yaxşı batareyalar düzəltmək istəyirsinizsə, hissəcikləri necə birləşdirəcəyinizi bilməlisiniz."

Tədqiqatın bir hissəsi olaraq, Lin, Liu və digər həmkarları təkrar doldurulan batareyaların elektrodlarını təşkil edən fərdi hissəciklərin zamanla necə parçalandığını öyrənmək üçün kompüter görmə texnikasından istifadə etdilər. Bu dəfəki məqsəd təkcə ayrı-ayrı hissəcikləri deyil, həm də batareyanın ömrünü uzatmaq və ya azaltmaq üçün onların birlikdə işləmə yollarını öyrənməkdir. Əsas məqsəd batareya dizaynlarının ömrünü uzatmağın yeni yollarını öyrənməkdir.

Tədqiqat çərçivəsində komanda akkumulyator katodunu rentgen şüaları ilə tədqiq edib. Onlar müxtəlif doldurulma dövrlərindən sonra batareyanın katodunun 3D şəklini yenidən qurmaq üçün rentgen tomoqrafiyasından istifadə ediblər. Daha sonra bu 3D şəkilləri bir sıra 2D dilimlərə kəsdilər və hissəcikləri müəyyən etmək üçün kompüter görmə üsullarından istifadə etdilər. Lin və Liu ilə yanaşı, tədqiqata SSRL-nin doktoranturadan sonrakı tədqiqatçısı Jizhou Li, Purdue Universitetinin maşınqayırma professoru Keije Zhao və Purdue Universitetinin aspirantı Nikhil Sharma daxildir.

Tədqiqatçılar nəhayət, 2000-dən çox fərdi hissəcik müəyyən edərək, yalnız ölçü, forma və səth pürüzlülüyü kimi fərdi hissəcik xüsusiyyətlərini deyil, həm də hissəciklərin bir-biri ilə nə qədər tez-tez birbaşa təmasda olduğu və hissəciklərin nə qədər formasını dəyişdiyi kimi xüsusiyyətləri də hesablamışlar.

Daha sonra onlar hər bir xüsusiyyətin hissəciklərin parçalanmasına necə səbəb olduğuna baxdılar və 10 şarj dövründən sonra ən böyük amillərin fərdi hissəciklərin xüsusiyyətləri, o cümlədən hissəciklərin nə qədər sferik olması və hissəcik həcminin səth sahəsinə nisbəti olduğunu tapdılar. Ancaq 50 dövrədən sonra cütləşmə və qrup xüsusiyyətləri hissəciklərin parçalanmasını sürətləndirdi - məsələn, iki hissəcik bir-birindən nə qədər uzaq idi, forma nə qədər dəyişdi və daha uzunsov futbol topu formalı hissəciklərin oxşar istiqamətlərə malik olub-olmaması kimi.

"Səbəb artıq yalnız hissəciyin özü deyil, hissəcik-hissəciklərin qarşılıqlı təsiridir" dedi Liu. Bu tapıntı vacibdir, çünki o deməkdir ki, istehsalçılar bu xassələri idarə etmək üçün üsullar inkişaf etdirə bilərlər. Məsələn, onlar maqnit və ya elektrik sahələrindən istifadə edə bilərlər. Uzadılmış hissəcikləri bir-birinə uyğunlaşdıraraq, son tapıntılar bunun batareyanın ömrünü uzadacağını göstərir."

Lin əlavə etdi: “Biz EV akkumulyatorlarının sürətli doldurma və aşağı temperatur şəraitində səmərəli işləməsini intensiv şəkildə araşdırdıq. Daha ucuz və bol xammaldan istifadə edərək batareya xərclərini azalda biləcək yeni materialların layihələndirilməsi ilə yanaşı, laboratoriyamız da tarazlıqdan uzaqda batareyanın davranışını anlamaq üçün davamlı səylər göstərir. Biz akkumulyator materiallarını və onların sərt mühitlərə reaksiyasını öyrənməyə başlamışıq”.