Uuringus leitakse võti aku tööea parandamiseks: osakeste vahelised vastasmõjud

Välismeedia andmetel leidsid Virginia Tech College of Science’i keemiaosakonna dotsent Feng Lin ja tema uurimisrühm, et aku varajane lagunemine näib olevat tingitud üksikute elektroodiosakeste omadustest, kuid pärast kümneid laenguid. Pärast silmuse loomist on olulisem, kuidas need osakesed kokku sobivad.

"See uuring paljastab aku elektroodide kavandamise ja valmistamise saladused, et aku tsükkel oleks pikk, " ütles Lin. Praegu tegeleb Lini labor akuelektroodide ümberkujundamisega, et luua kiirelt laetavad, odavamad, pikema elueaga ja keskkonnasõbralik elektroodide arhitektuur.

0
Kommenteeri
koguda
meeldib
tehnoloogia
Uuringus leitakse võti aku tööea parandamiseks: osakeste vahelised vastasmõjud
GasgooLiu Liting5小时前
Välismeedia andmetel leidsid Virginia Tech College of Science’i keemiaosakonna dotsent Feng Lin ja tema uurimisrühm, et aku varajane lagunemine näib olevat tingitud üksikute elektroodiosakeste omadustest, kuid pärast kümneid laenguid. Pärast silmuse loomist on olulisem, kuidas need osakesed kokku sobivad.

"See uuring paljastab aku elektroodide kavandamise ja valmistamise saladused, et aku tsükkel oleks pikk, " ütles Lin. Praegu tegeleb Lini labor akuelektroodide ümberkujundamisega, et luua kiirelt laetavad, odavamad, pikema elueaga ja keskkonnasõbralik elektroodide arhitektuur.

Pildi allikas: Feng Lin

"Kui elektroodi arhitektuur võimaldab igal üksikul osakesel kiiresti elektrisignaalidele reageerida, on meil suurepärane tööriistakast akude kiireks laadimiseks, " ütles Lin. „Oleme põnevil, et saame mõista järgmise põlvkonna odavaid kiirlaadivaid akusid. ”

Uuring viidi läbi koostöös USA energeetikaministeeriumi SLAC riikliku kiirendi labori, Purdue ülikooli ja Euroopa sünkrotronkiirguse rajatisega. Lini labori järeldoktorantuurid Zhengrui Xu ja Dong Ho on samuti selle paberi kaasautorid, juhivad elektroodide valmistamist, akude tootmist ja aku jõudluse mõõtmist ning abistavad röntgenkatsete ja andmete analüüsimisel.

"Põhilised ehitusplokid on need osakesed, millest koosnevad aku elektroodid, kuid suurendamisel mõjutavad need osakesed omavahel," ütles SLAC-i teadlane Yijin Liu, Stanfordi sünkrotronikiirguse valgusallika (SSRL) kaaslane. "Kui soovite teha paremaid patareisid, peate teadma, kuidas osakesi kokku panna."

Uuringu osana kasutasid Lin, Liu ja teised kolleegid arvutinägemise tehnikaid, et uurida, kuidas laetavate akude elektroodid moodustavad üksikud osakesed aja jooksul lagunevad. Seekord on eesmärk uurida mitte ainult üksikuid osakesi, vaid ka viise, kuidas need koos töötavad, et pikendada või vähendada aku kasutusaega. Lõppeesmärk on õppida uusi viise akude konstruktsioonide eluea pikendamiseks.

Uuringu osana uuris meeskond aku katoodi röntgenikiirgusega. Nad kasutasid röntgentomograafiat, et rekonstrueerida aku katoodi 3D-pilt pärast erinevaid laadimistsükleid. Seejärel lõikasid nad need 3D-pildid 2D-viiludeks ja kasutasid osakeste tuvastamiseks arvutinägemise meetodeid. Lisaks Linile ja Liule hõlmas uuring SSRL-i järeldoktorant Jizhou Li, Purdue ülikooli masinaehituse professor Keije Zhao ja Purdue ülikooli magistrant Nikhil Sharma.

Uurijad tuvastasid lõpuks rohkem kui 2000 üksikut osakest, arvutades mitte ainult üksikute osakeste omadused, nagu suurus, kuju ja pinna karedus, vaid ka selliseid omadusi nagu see, kui sageli olid osakesed üksteisega otseses kontaktis ja kui palju osakesed kuju muutsid.

Järgmisena uurisid nad, kuidas iga omadus põhjustas osakeste lagunemise, ja leidsid, et pärast 10 laadimistsüklit olid suurimateks teguriteks üksikute osakeste omadused, sealhulgas osakeste sfäärilised omadused ja osakeste mahu ja pinna suhe. Pärast 50 tsüklit ajendasid aga osakeste lagunemist sidumine ja rühma omadused – näiteks kui kaugel need kaks osakest üksteisest olid, kui palju kuju muutus ja kas piklikumatel jalgpallipallikujulistel osakestel oli sarnane orientatsioon.

"Põhjus pole enam ainult osake ise, vaid osakeste ja osakeste interaktsioon," ütles Liu. See leid on oluline, sest see tähendab, et tootjad saavad välja töötada tehnikaid nende omaduste kontrollimiseks. Näiteks võivad nad olla võimelised kasutama magnet- või elektrivälju. Piklikud osakesed üksteisega joondatud, näitavad viimased leiud, et see pikendab aku eluiga.

Lin lisas: "Oleme intensiivselt uurinud, kuidas panna EV akud kiirlaadimise ja madala temperatuuri tingimustes tõhusalt tööle. Lisaks uute materjalide väljatöötamisele, mis vähendavad akukulusid, kasutades odavamaid ja rikkalikumaid tooraineid, on meie labor püüdnud mõista ka aku käitumist tasakaalust eemal. Oleme hakanud uurima akumaterjale ja nende reageerimist karmile keskkonnale.