Проучването открива ключ към подобряването на живота на батерията: взаимодействията между частиците

Според доклади на чуждестранни медии, Фън Лин, доцент в катедрата по химия във Virginia Tech College of Science, и неговият изследователски екип са открили, че ранното разпадане на батерията изглежда се дължи на свойствата на отделните електродни частици, но след десетки зареждания След зацикляне по-важно е как тези частици се вписват заедно.

„Това проучване разкрива тайните за това как да се проектират и произвеждат електроди на батерията за дълъг живот на батерията“, каза Лин. В момента лабораторията на Лин работи върху препроектирането на електродите на батериите, за да създаде електродна архитектура с бързо зареждане, с по-ниска цена, с по-дълъг живот и щадяща околната среда.

0
Коментирайте
събирам
като
технология
Проучването открива ключ към подобряването на живота на батерията: взаимодействията между частиците
GasgooLiu Liting5小时前
Според доклади на чуждестранни медии, Фън Лин, доцент в катедрата по химия във Virginia Tech College of Science, и неговият изследователски екип са открили, че ранното разпадане на батерията изглежда се дължи на свойствата на отделните електродни частици, но след десетки зареждания След зацикляне по-важно е как тези частици се вписват заедно.

„Това проучване разкрива тайните за това как да се проектират и произвеждат електроди на батерията за дълъг живот на батерията“, каза Лин. В момента лабораторията на Лин работи върху препроектирането на електродите на батериите, за да създаде електродна архитектура с бързо зареждане, с по-ниска цена, с по-дълъг живот и щадяща околната среда.

Източник на изображението: Feng Lin

„Когато архитектурата на електрода позволява на всяка отделна частица да реагира бързо на електрически сигнали, ще имаме страхотен набор от инструменти за бързо зареждане на батерии“, каза Лин. „Развълнувани сме да дадем възможност да разберем следващото поколение евтини батерии за бързо зареждане. ”

Изследването е проведено в сътрудничество с Националната ускорителна лаборатория SLAC на Министерството на енергетиката на САЩ, Университета Пърдю и Европейския център за синхротронно лъчение. Zhengrui Xu и Dong Ho, постдокторанти в лабораторията на Лин, също са съавтори на хартията, ръководейки производството на електроди, производството на батерии и измервания на производителността на батериите и подпомагайки рентгенови експерименти и анализ на данни.

„Основните градивни елементи са тези частици, които изграждат електродите на батерията, но когато се увеличат, тези частици взаимодействат помежду си“, каза ученият от SLAC Yijin Liu, сътрудник в Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL). „Ако искате да направите по-добри батерии, трябва да знаете как да сглобявате частици.“

Като част от проучването Лин, Лиу и други колеги са използвали техники за компютърно зрение, за да проучат как отделните частици, които изграждат електродите на акумулаторните батерии, се разпадат с течение на времето. Целта този път е да се изследват не само отделни частици, но и начините, по които те работят заедно, за да удължат или намалят живота на батерията. Крайната цел е да се научат нови начини за удължаване на живота на конструкциите на батерии.

Като част от проучването екипът изследва катода на батерията с рентгенови лъчи. Те използваха рентгенова томография, за да реконструират 3D картина на катода на батерията след различни цикли на зареждане. След това те нарязаха тези 3D снимки на серия от 2D резени и използваха методи за компютърно зрение, за да идентифицират частиците. В допълнение към Lin и Liu, проучването включва постдокторантския изследовател на SSRL Jizhou Li, професора по машинно инженерство в университета Purdue Keije Zhao и студента от университета Purdue Nikhil Sharma.

Изследователите в крайна сметка са идентифицирали повече от 2000 отделни частици, като са изчислили не само индивидуалните характеристики на частиците като размер, форма и грапавост на повърхността, но и характеристики като колко често частиците са били в пряк контакт една с друга и колко са променили формата си.

След това те разгледаха как всяко свойство причинява разпадането на частиците и откриха, че след 10 цикъла на зареждане най-големите фактори са свойствата на отделните частици, включително колко сферични са частиците и съотношението на обема на частиците към повърхностната площ. След 50 цикъла обаче свойствата на сдвояване и групиране доведоха до разлагането на частиците - като например колко далеч една от друга са били двете частици, колко се е променила формата и дали по-удължените частици с форма на футболна топка имат сходна ориентация.

„Причината вече не е само самата частица, а взаимодействието между частиците“, каза Лиу. Това откритие е важно, защото означава, че производителите могат да разработят техники за контрол на тези свойства. Например, те може да са в състояние да използват магнитни или електрически полета Подравнявайки продълговатите частици една с друга, последните открития показват, че това ще удължи живота на батерията.

Лин добави: „Интензивно проучвахме как да накараме EV батериите да работят ефективно при бързо зареждане и условия на ниска температура. В допълнение към проектирането на нови материали, които могат да намалят разходите за батерии чрез използване на по-евтини и изобилни суровини, нашата лаборатория също така полага непрекъснати усилия да разбере поведението на батерията извън равновесието. Започнахме да изучаваме материалите за батерии и реакцията им в тежки условия.“