Studie nachází klíč ke zlepšení životnosti baterie: Interakce mezi částicemi

Podle zpráv zahraničních médií Feng Lin, docent na katedře chemie na Virginia Tech College of Science, a jeho výzkumný tým zjistili, že časný rozpad baterie je zřejmě řízen vlastnostmi jednotlivých elektrodových částic, ale po desítkách nabití Po smyčkování je důležitější, jak tyto částice do sebe zapadají.

„Tato studie odhaluje tajemství, jak navrhovat a vyrábět elektrody baterií pro dlouhou životnost baterie,“ řekl Lin. V současné době pracuje Linova laboratoř na přepracování elektrod baterií s cílem vytvořit rychle nabíjecí, levnější, delší životnost a ekologickou elektrodovou architekturu.

0
Komentář
sbírat
jako
technologie
Studie nachází klíč ke zlepšení životnosti baterie: Interakce mezi částicemi
GasgooLiu Liting5小时前
Podle zpráv zahraničních médií Feng Lin, docent na katedře chemie na Virginia Tech College of Science, a jeho výzkumný tým zjistili, že časný rozpad baterie je zřejmě řízen vlastnostmi jednotlivých elektrodových částic, ale po desítkách nabití Po smyčkování je důležitější, jak tyto částice do sebe zapadají.

„Tato studie odhaluje tajemství, jak navrhovat a vyrábět elektrody baterií pro dlouhou životnost baterie,“ řekl Lin. V současné době pracuje Linova laboratoř na přepracování elektrod baterií s cílem vytvořit rychle nabíjecí, levnější, delší životnost a ekologickou elektrodovou architekturu.

Zdroj obrázků: Feng Lin

„Když elektrodová architektura umožní každé jednotlivé částici rychle reagovat na elektrické signály, budeme mít skvělou sadu nástrojů pro rychlé nabíjení baterií,“ řekl Lin. „Jsme nadšeni, že můžeme porozumět nové generaci levných rychlonabíjecích baterií. “

Výzkum byl proveden ve spolupráci s SLAC National Accelerator Laboratory Ministerstva energetiky USA, Purdue University a European Synchrotron Radiation Facility. Zhengrui Xu a Dong Ho, postdoktorandi v Linově laboratoři, jsou také spoluautory článku, vedou výrobu elektrod, výrobu baterií a měření výkonu baterií a pomáhají s rentgenovými experimenty a analýzou dat.

"Základními stavebními kameny jsou tyto částice, které tvoří elektrody baterií, ale když se zvětší, tyto částice na sebe vzájemně působí," řekl vědec SLAC Yijin Liu, člen Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL). "Pokud chcete vyrobit lepší baterie, musíte vědět, jak skládat částice."

Lin, Liu a další kolegové v rámci studie pomocí technik počítačového vidění zkoumali, jak se jednotlivé částice, které tvoří elektrody dobíjecích baterií, časem rozpadají. Cílem je tentokrát studovat nejen jednotlivé částice, ale také způsoby, jakými spolupracují na prodloužení nebo snížení životnosti baterie. Konečným cílem je naučit se nové způsoby, jak prodloužit životnost konstrukcí baterií.

V rámci studie tým studoval katodu baterie pomocí rentgenového záření. Použili rentgenovou tomografii k rekonstrukci 3D obrazu katody baterie po různých nabíjecích cyklech. Poté rozřezali tyto 3D obrázky na sérii 2D řezů a použili metody počítačového vidění k identifikaci částic. Kromě Lin a Liu se studie účastnili postdoktorandský výzkumník SSRL Jizhou Li, profesor strojního inženýrství na Purdue University Keije Zhao a postgraduální student Purdue University Nikhil Sharma.

Výzkumníci nakonec identifikovali více než 2 000 jednotlivých částic, přičemž vypočítali nejen jednotlivé charakteristiky částic, jako je velikost, tvar a drsnost povrchu, ale také vlastnosti, jako je to, jak často byly částice v přímém vzájemném kontaktu a jak moc částice změnily tvar.

Dále se zabývali tím, jak jednotlivé vlastnosti způsobily rozpad částic, a zjistili, že po 10 nabíjecích cyklech byly největšími faktory vlastnosti jednotlivých částic, včetně toho, jak kulovité částice byly a poměr objemu částic k ploše povrchu. Po 50 cyklech však párování a vlastnosti skupin řídily rozklad částic – například jak daleko od sebe tyto dvě částice byly, jak moc se změnil tvar a zda protáhlejší částice ve tvaru fotbalového míče mají podobnou orientaci.

"Důvodem už není jen samotná částice, ale interakce částice-částice," řekl Liu. Toto zjištění je důležité, protože to znamená, že výrobci mohou vyvinout techniky pro kontrolu těchto vlastností. Například by mohly být schopny využívat magnetická nebo elektrická pole. Nejnovější poznatky naznačují, že se tím prodlouží životnost baterie, čímž se podlouhlé částice vzájemně vyrovnají.

Lin dodal: „Intenzivně jsme zkoumali, jak zajistit, aby baterie EV fungovaly efektivně při rychlém nabíjení a nízkých teplotách. Kromě navrhování nových materiálů, které mohou snížit náklady na baterie používáním levnějších a hojnějších surovin, se naše laboratoř také neustále snaží porozumět chování baterie mimo rovnováhu. Začali jsme studovat materiály baterií a jejich reakci na drsná prostředí.“