Bateriaren iraupena hobetzeko gakoa aurkitu du ikerketak: partikulen arteko elkarrekintzak

Atzerriko hedabideen arabera, Feng Lin, Virginia Tech College of Science-ko Kimika Saileko irakasle elkartuak eta bere ikerketa-taldeak aurkitu zuten bateriaren desintegrazio goiztiarra elektrodo partikulen propietateek bultzatuta dagoela dirudi, baina dozenaka kargaren ondoren. Begizta egin ondoren, garrantzitsuagoa da partikula horiek nola lotzen diren.

"Ikerketa honek bateriaren elektrodoak diseinatzeko eta fabrikatzeko sekretuak erakusten ditu bateriaren ziklo luzerako", esan zuen Lin-ek. Gaur egun, Lin-en laborategia bateria-elektrodoak birdiseinatzen ari da, karga azkarra, kostu txikiagoa, bizitza luzeagoa eta ingurumena errespetatzen duen elektrodoen arkitektura sortzeko.

0
Iruzkina
bildu
atsegin
teknologia
Bateriaren iraupena hobetzeko gakoa aurkitu du ikerketak: partikulen arteko elkarrekintzak
GasgooLiu Liting5小时前
Atzerriko hedabideen arabera, Feng Lin, Virginia Tech College of Science-ko Kimika Saileko irakasle elkartuak eta bere ikerketa-taldeak aurkitu zuten bateriaren desintegrazio goiztiarra elektrodo partikulen propietateek bultzatuta dagoela dirudi, baina dozenaka kargaren ondoren. Begizta egin ondoren, garrantzitsuagoa da partikula horiek nola lotzen diren.

"Ikerketa honek bateriaren elektrodoak diseinatzeko eta fabrikatzeko sekretuak erakusten ditu bateriaren ziklo luzerako", esan zuen Lin-ek. Gaur egun, Lin-en laborategia bateria-elektrodoak birdiseinatzen ari da, karga azkarra, kostu txikiagoa, bizitza luzeagoa eta ingurumena errespetatzen duen elektrodoen arkitektura sortzeko.

Irudiaren iturria: Feng Lin

"Elektrodoen arkitekturak partikula bakoitzari seinale elektrikoei azkar erantzuteko aukera ematen dionean, tresna-kutxa bikaina izango dugu bateriak azkar kargatzeko", esan zuen Lin-ek. "Pozik gaude kostu baxuko karga azkarreko bateriaren hurrengo belaunaldia ulertzeko. ”

Ikerketa AEBetako Energia Sailaren SLAC National Accelerator Laboratory, Purdue Unibertsitatearekin eta Europako Sinkrotroi Erradiazio Instalazioarekin elkarlanean egin da. Zhengrui Xu eta Dong Ho, Lin-en laborategiko doktoretza-ondoko bekadunak ere, paperaren egilekide dira, elektrodoen fabrikazioan, bateriaren fabrikazioan eta bateriaren errendimenduaren neurketak burutzen dituztenak, eta X izpien esperimentuetan eta datuen analisian laguntzen dute.

"Oinarrizko eraikuntza-blokeak bateria-elektrodoak osatzen dituzten partikula hauek dira, baina eskalatzean, partikula horiek elkarri eragiten diote", esan du Yijin Liu SLAC zientzialariak, Stanfordeko Sinkrotroi Erradiazioko Argi Iturburuko (SSRL) ikaskide batek. "Bateria hobeak egin nahi badituzu, partikulak elkartzen jakin behar duzu".

Ikerketaren baitan, Lin, Liu eta beste lankide batzuek ordenagailu bidezko ikusmenaren teknikak erabili zituzten bateria kargagarrien elektrodoak osatzen dituzten partikula indibidualak denboran zehar nola apurtzen diren aztertzeko. Oraingoan partikula indibidualak ez ezik, bateriaren iraupena luzatzeko edo murrizteko elkarrekin lan egiteko moduak ere aztertzea da helburua. Azken helburua bateriaren diseinuen iraupena luzatzeko modu berriak ikastea da.

Ikerketaren baitan, taldeak X izpiekin bateriaren katodoa aztertu zuen. X izpien tomografia erabili dute bateriaren katodoaren 3D irudi bat berreraikitzeko, karga-ziklo ezberdinen ondoren. Ondoren, 3D irudi hauek 2D xerratan moztu zituzten eta ordenagailu bidezko ikusmen metodoak erabili zituzten partikulak identifikatzeko. Lin eta Liuz gain, ikerketan Jizhou Li SSRL doktorego osteko ikertzailea, Keije Zhao Purdue Unibertsitateko ingeniaritza mekanikoko irakaslea eta Nikhil Sharma Purdue Unibertsitateko graduondoko ikaslea izan dira.

Azken finean, ikertzaileek 2.000 partikula indibidual baino gehiago identifikatu zituzten, partikulen ezaugarriak ez ezik, tamaina, forma eta gainazaleko zimurtasuna bezalako partikulen ezaugarriak kalkulatuz, baizik eta partikulak elkarren artean kontaktu zuzena zenbateko maiztasuna duten eta partikulak forma zenbat aldatzen duten bezalako ezaugarriak ere kalkulatuz.

Ondoren, propietate bakoitzak partikulak apurtzea nola eragiten zuen aztertu zuten, eta 10 karga-zikloren ondoren, faktorerik handienak partikulen propietateak zirela ikusi zuten, partikulak zenbat esferikoak ziren eta partikulen bolumenaren eta azaleraren arteko erlazioa barne. 50 zikloren ondoren, ordea, parekatzeak eta talde-propietateek partikulen deskonposizioa bultzatu zuten, esate baterako, bi partikulak zenbat urrun zeuden, forma zenbat aldatu zen eta futbol-baloi formako partikula luzeagoek orientazio antzekoa zuten ala ez.

"Arrazoia ez da partikula bera bakarrik, partikula-partikula elkarrekintza baizik", esan zuen Liuk. Aurkikuntza hau garrantzitsua da esan nahi baitu fabrikatzaileek propietate horiek kontrolatzeko teknikak garatu ditzaketela. Esaterako, eremu magnetikoak edo elektrikoak erabiltzeko gai izan daitezke partikula luzangak elkarren artean lerrokatuz, azken aurkikuntzek iradokitzen dute horrek bateriaren iraupena luzatuko duela".

Lin-ek gaineratu zuen: "Intentsiboki ikertzen aritu gara EV bateriak modu eraginkorrean funtzionatzea karga azkarrean eta tenperatura baxuko baldintzetan. Lehengai merkeagoak eta ugariagoak erabiliz bateriaren kostuak murriztu ditzaketen material berriak diseinatzeaz gain, gure laborategia orekatik urrun dagoen bateriaren portaera ulertzeko etengabeko ahalegina ere egin da. Baterien materialak eta ingurune gogorren aurrean duten erantzuna aztertzen hasi gara».