Studija pronalazi ključ za poboljšanje vijeka trajanja baterije: interakcije između čestica

Prema izvještajima stranih medija, Feng Lin, vanredni profesor na Odsjeku za hemiju na Virginia Tech College of Science, i njegov istraživački tim otkrili su da se čini da je rano raspadanje baterije uzrokovano svojstvima pojedinačnih čestica elektrode, ali nakon desetina naboja Nakon petlje, važnije je kako se te čestice uklapaju zajedno.

“Ova studija otkriva tajne kako dizajnirati i proizvesti baterijske elektrode za dug vijek trajanja baterije”, rekao je Lin. Trenutno, Linova laboratorija radi na redizajniranju baterijskih elektroda kako bi se stvorila arhitektura elektroda sa brzim punjenjem, nižom cijenom, dužim vijekom trajanja i ekološki prihvatljivom arhitekturom.

0
Komentar
prikupiti
like
tehnologije
Studija pronalazi ključ za poboljšanje vijeka trajanja baterije: interakcije između čestica
GasgooLiu Liting5小时前
Prema izvještajima stranih medija, Feng Lin, vanredni profesor na Odsjeku za hemiju na Virginia Tech College of Science, i njegov istraživački tim otkrili su da se čini da je rano raspadanje baterije uzrokovano svojstvima pojedinačnih čestica elektrode, ali nakon desetina naboja Nakon petlje, važnije je kako se te čestice uklapaju zajedno.

“Ova studija otkriva tajne kako dizajnirati i proizvesti baterijske elektrode za dug vijek trajanja baterije”, rekao je Lin. Trenutno, Linova laboratorija radi na redizajniranju baterijskih elektroda kako bi se stvorila arhitektura elektroda sa brzim punjenjem, nižom cijenom, dužim vijekom trajanja i ekološki prihvatljivom arhitekturom.

Izvor slike: Feng Lin

„Kada arhitektura elektroda omogući svakoj pojedinačnoj čestici da brzo reaguje na električne signale, imaćemo sjajan alat za brzo punjenje baterija“, rekao je Lin. “Uzbuđeni smo što možemo omogućiti naše razumijevanje sljedeće generacije jeftinih baterija za brzo punjenje. ”

Istraživanje je sprovedeno u saradnji sa Nacionalnom akceleratorskom laboratorijom SLAC Ministarstva energetike SAD, Univerzitetom Purdue i Evropskim postrojenjem za sinhrotronsko zračenje. Zhengrui Xu i Dong Ho, postdoktoranti u Linovoj laboratoriji, također su koautori rada, vodeći u proizvodnji elektroda, proizvodnji baterija i mjerenju performansi baterija, te pomažu u rendgenskim eksperimentima i analizi podataka.

“Osnovni gradivni blokovi su ove čestice koje čine elektrode baterija, ali kada se povećaju, te čestice međusobno djeluju”, rekao je naučnik SLAC-a Yijin Liu, saradnik na Stanfordskom izvoru svjetlosti sinhrotronskog zračenja (SSRL). „Ako želite da pravite bolje baterije, morate znati kako sastaviti čestice.”

Kao dio studije, Lin, Liu i druge kolege koristile su tehnike kompjuterskog vida kako bi proučili kako se pojedinačne čestice koje čine elektrode punjivih baterija s vremenom razgrađuju. Cilj ovog puta je proučavanje ne samo pojedinačnih čestica, već i načina na koji one rade zajedno kako bi produžili ili smanjili vijek trajanja baterije. Krajnji cilj je naučiti nove načine za produženje vijeka trajanja dizajna baterija.

Kao dio studije, tim je proučavao katodu baterije rendgenskim zracima. Koristili su rendgensku tomografiju da rekonstruišu 3D sliku katode baterije nakon različitih ciklusa punjenja. Zatim su izrezali ove 3D slike u niz 2D kriški i koristili metode kompjuterskog vida da identifikuju čestice. Pored Lina i Liua, studija je uključivala postdoktorskog istraživača SSRL Jizhou Lia, profesora mašinskog inženjerstva Univerziteta Purdue Keije Zhaoa i postdiplomca Univerziteta Purdue Nikhila Sharma.

Istraživači su na kraju identificirali više od 2.000 pojedinačnih čestica, izračunavajući ne samo karakteristike pojedinačnih čestica kao što su veličina, oblik i hrapavost površine, već i karakteristike kao što su koliko često su čestice bile u direktnom kontaktu jedna s drugom i koliko su čestice promijenile oblik.

Zatim su pogledali kako je svako svojstvo uzrokovalo razgradnju čestica i otkrili da su nakon 10 ciklusa punjenja najveći faktori bili svojstva pojedinačnih čestica, uključujući sferni oblik čestica i omjer volumena čestica i površine. Međutim, nakon 50 ciklusa, uparivanje i svojstva grupe doveli su do razgradnje čestica – kao što su koliko su dvije čestice bile udaljene, koliko se promijenio oblik i da li su izdužene čestice u obliku fudbalske lopte imale sličnu orijentaciju.

"Razlog više nije samo čestica sama, već interakcija čestica-čestica", rekao je Liu. Ovo otkriće je važno jer znači da proizvođači mogu razviti tehnike za kontrolu ovih svojstava. Na primjer, mogli bi koristiti magnetska ili električna polja Poravnavajući izdužene čestice jedne s drugima, najnovija otkrića sugeriraju da će to produžiti vijek trajanja baterije.”

Lin je dodao: „Intenzivno smo istraživali kako da učinimo da EV baterije rade efikasno pod uslovima brzog punjenja i niske temperature. Osim dizajniranja novih materijala koji mogu smanjiti troškove baterije korištenjem jeftinijih i bogatijih sirovina, naša laboratorija također je kontinuirano pokušavala razumjeti ponašanje baterije izvan ravnoteže. Počeli smo proučavati materijale baterija i njihov odgovor na oštra okruženja.”