अध्ययन में बैटरी जीवन को बेहतर बनाने की कुंजी पाई गई: कणों के बीच परस्पर क्रिया

विदेशी मीडिया रिपोर्टों के अनुसार, वर्जीनिया टेक कॉलेज ऑफ साइंस में रसायन विज्ञान विभाग के एसोसिएट प्रोफेसर फेंग लिन और उनकी शोध टीम ने पाया कि प्रारंभिक बैटरी क्षय व्यक्तिगत इलेक्ट्रोड कणों के गुणों से प्रेरित प्रतीत होता है, लेकिन दर्जनों चार्ज के बाद लूपिंग के बाद, वे कण एक साथ कैसे फिट होते हैं यह अधिक महत्वपूर्ण है।

लिन ने कहा, "यह अध्ययन लंबे बैटरी चक्र जीवन के लिए बैटरी इलेक्ट्रोड को डिजाइन और बनाने के रहस्यों को उजागर करता है।" वर्तमान में, लिन की प्रयोगशाला तेजी से चार्जिंग, कम लागत, लंबे जीवन और पर्यावरण के अनुकूल इलेक्ट्रोड वास्तुकला बनाने के लिए बैटरी इलेक्ट्रोड को फिर से डिजाइन करने पर काम कर रही है।

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अध्ययन में बैटरी जीवन को बेहतर बनाने की कुंजी पाई गई: कणों के बीच परस्पर क्रिया
गैसगूलिउ लिटिंग5小时前
विदेशी मीडिया रिपोर्टों के अनुसार, वर्जीनिया टेक कॉलेज ऑफ साइंस में रसायन विज्ञान विभाग के एसोसिएट प्रोफेसर फेंग लिन और उनकी शोध टीम ने पाया कि प्रारंभिक बैटरी क्षय व्यक्तिगत इलेक्ट्रोड कणों के गुणों से प्रेरित प्रतीत होता है, लेकिन दर्जनों चार्ज के बाद लूपिंग के बाद, वे कण एक साथ कैसे फिट होते हैं यह अधिक महत्वपूर्ण है।

लिन ने कहा, "यह अध्ययन लंबे बैटरी चक्र जीवन के लिए बैटरी इलेक्ट्रोड को डिजाइन और बनाने के रहस्यों को उजागर करता है।" वर्तमान में, लिन की प्रयोगशाला तेजी से चार्जिंग, कम लागत, लंबे जीवन और पर्यावरण के अनुकूल इलेक्ट्रोड वास्तुकला बनाने के लिए बैटरी इलेक्ट्रोड को फिर से डिजाइन करने पर काम कर रही है।

छवि स्रोत: फेंग लिन

"जब इलेक्ट्रोड आर्किटेक्चर प्रत्येक व्यक्तिगत कण को ​​विद्युत संकेतों पर तुरंत प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है, तो हमारे पास बैटरी को तेजी से चार्ज करने के लिए एक शानदार टूलबॉक्स होगा," लिन ने कहा। “हम कम लागत वाली फास्ट-चार्जिंग बैटरियों की अगली पीढ़ी की अपनी समझ को सक्षम करने के लिए उत्साहित हैं। ”

यह शोध अमेरिकी ऊर्जा विभाग के एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला, पर्ड्यू विश्वविद्यालय और यूरोपीय सिंक्रोट्रॉन विकिरण सुविधा के सहयोग से आयोजित किया गया था। लिन की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक्टरल फेलो झेंग्रुई जू और डोंग हो, पेपर के सह-लेखक भी हैं, जो इलेक्ट्रोड निर्माण, बैटरी निर्माण और बैटरी प्रदर्शन माप का नेतृत्व करते हैं, और एक्स-रे प्रयोगों और डेटा विश्लेषण में सहायता करते हैं।

स्टैनफोर्ड सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन लाइट सोर्स (एसएसआरएल) के एक साथी एसएलएसी वैज्ञानिक यिजिन लियू ने कहा, "बुनियादी बिल्डिंग ब्लॉक ये कण हैं जो बैटरी इलेक्ट्रोड बनाते हैं, लेकिन जब स्केल किया जाता है, तो ये कण एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं।" "यदि आप बेहतर बैटरियां बनाना चाहते हैं, तो आपको यह जानना होगा कि कणों को एक साथ कैसे रखा जाए।"

अध्ययन के एक भाग के रूप में, लिन, लियू और अन्य सहयोगियों ने कंप्यूटर विज़न तकनीकों का उपयोग यह अध्ययन करने के लिए किया कि रिचार्जेबल बैटरी के इलेक्ट्रोड बनाने वाले व्यक्तिगत कण समय के साथ कैसे टूट जाते हैं। इस बार का लक्ष्य न केवल व्यक्तिगत कणों का अध्ययन करना है, बल्कि उन तरीकों का भी अध्ययन करना है जिनसे वे बैटरी जीवन को बढ़ाने या कम करने के लिए मिलकर काम करते हैं। अंतिम लक्ष्य बैटरी डिज़ाइन के जीवन को बढ़ाने के नए तरीके सीखना है।

अध्ययन के हिस्से के रूप में, टीम ने एक्स-रे के साथ बैटरी कैथोड का अध्ययन किया। उन्होंने विभिन्न चार्जिंग चक्रों के बाद बैटरी के कैथोड की 3डी तस्वीर को फिर से बनाने के लिए एक्स-रे टोमोग्राफी का उपयोग किया। फिर उन्होंने इन 3डी चित्रों को 2डी स्लाइस की श्रृंखला में काटा और कणों की पहचान करने के लिए कंप्यूटर विज़न विधियों का उपयोग किया। लिन और लियू के अलावा, अध्ययन में एसएसआरएल के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता जिझोउ ली, पर्ड्यू विश्वविद्यालय के मैकेनिकल इंजीनियरिंग प्रोफेसर कीजे झाओ और पर्ड्यू विश्वविद्यालय के स्नातक छात्र निखिल शर्मा शामिल थे।

शोधकर्ताओं ने अंततः 2,000 से अधिक व्यक्तिगत कणों की पहचान की, न केवल व्यक्तिगत कण विशेषताओं जैसे आकार, आकृति और सतह खुरदरापन की गणना की, बल्कि यह भी बताया कि कण कितनी बार एक दूसरे के सीधे संपर्क में थे और कणों ने कितना आकार बदला।

इसके बाद, उन्होंने देखा कि कैसे प्रत्येक गुण के कारण कण टूट गए, और पाया कि 10 चार्जिंग चक्रों के बाद, सबसे बड़े कारक व्यक्तिगत कणों के गुण थे, जिसमें कण कितने गोलाकार थे और कण की मात्रा और सतह क्षेत्र का अनुपात शामिल था। हालाँकि, 50 चक्रों के बाद, युग्मन और समूह गुणों ने कण अपघटन को गति दी - जैसे कि दो कण कितने दूर थे, आकार कितना बदल गया, और क्या अधिक लम्बे सॉकर बॉल के आकार के कणों का अभिविन्यास समान था।

लियू ने कहा, "इसका कारण अब केवल कण ही ​​नहीं, बल्कि कण-कण संपर्क है।" यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका मतलब है कि निर्माता इन गुणों को नियंत्रित करने के लिए तकनीक विकसित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, वे लंबे कणों को एक-दूसरे के साथ संरेखित करने के लिए चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र का उपयोग करने में सक्षम हो सकते हैं, नवीनतम निष्कर्ष बताते हैं कि इससे बैटरी जीवन का विस्तार होगा।

लिन ने कहा: “हम गहन शोध कर रहे हैं कि ईवी बैटरियों को तेज चार्जिंग और कम तापमान की स्थिति में कुशलतापूर्वक कैसे काम किया जाए। नई सामग्रियों को डिजाइन करने के अलावा, जो सस्ते और अधिक प्रचुर कच्चे माल का उपयोग करके बैटरी की लागत को कम कर सकती हैं, हमारी प्रयोगशाला में संतुलन से दूर बैटरी के व्यवहार को समझने का भी निरंतर प्रयास किया गया है। हमने बैटरी सामग्री और कठोर वातावरण में उनकी प्रतिक्रिया का अध्ययन करना शुरू कर दिया है।