A tanulmány kulcsfontosságú az akkumulátor élettartamának javításához: A részecskék közötti kölcsönhatások

Külföldi sajtóértesülések szerint Feng Lin, a Virginia Tech College of Science kémiai tanszékének docense és kutatócsoportja azt találta, hogy az akkumulátor korai leromlását úgy tűnik, az egyes elektródrészecskék tulajdonságai okozzák, de több tucat töltés után. A hurkok után fontosabb, hogy ezek a részecskék hogyan illeszkednek egymáshoz.

"Ez a tanulmány feltárja az akkumulátorelektródák tervezésének és gyártásának titkait a hosszú akkumulátorciklus-élettartam érdekében" - mondta Lin. Jelenleg Lin laboratóriuma az akkumulátorelektródák újratervezésén dolgozik, hogy gyorsan tölthető, olcsóbb, hosszabb élettartamú és környezetbarát elektróda-architektúrát hozzon létre.

0
Megjegyzés
gyűjt
mint
technológia
A tanulmány kulcsfontosságú az akkumulátor élettartamának javításához: A részecskék közötti kölcsönhatások
GasgooLiu Liting5小时前
Külföldi sajtóértesülések szerint Feng Lin, a Virginia Tech College of Science kémiai tanszékének docense és kutatócsoportja azt találta, hogy az akkumulátor korai leromlását úgy tűnik, az egyes elektródrészecskék tulajdonságai okozzák, de több tucat töltés után. A hurkok után fontosabb, hogy ezek a részecskék hogyan illeszkednek egymáshoz.

"Ez a tanulmány feltárja az akkumulátorelektródák tervezésének és gyártásának titkait a hosszú akkumulátorciklus-élettartam érdekében" - mondta Lin. Jelenleg Lin laboratóriuma az akkumulátorelektródák újratervezésén dolgozik, hogy gyorsan tölthető, olcsóbb, hosszabb élettartamú és környezetbarát elektróda-architektúrát hozzon létre.

A kép forrása: Feng Lin

„Ha az elektródák felépítése lehetővé teszi, hogy minden egyes részecske gyorsan reagáljon az elektromos jelekre, nagyszerű eszköztárunk lesz az akkumulátorok gyors töltéséhez” – mondta Lin. „Izgatottan várjuk, hogy megértsük az olcsó, gyorstöltő akkumulátorok következő generációját. ”

A kutatást az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának SLAC National Accelerator Laboratoryjával, a Purdue Egyetemmel és az Európai Szinkrotronsugárzási Létesítménnyel együttműködve végezték. Zhengrui Xu és Dong Ho, Lin laboratóriumának posztdoktori ösztöndíjasai szintén társszerzők a cikkben, vezetik az elektródagyártást, az akkumulátorgyártást és az akkumulátorteljesítmény-méréseket, valamint segítséget nyújtanak a röntgenkísérletekben és az adatok elemzésében.

"Az alapvető építőelemek ezek a részecskék, amelyek az akkumulátorelektródákat alkotják, de ha felnagyítják, ezek a részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással" - mondta Yijin Liu, a SLAC tudósa, a Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) munkatársa. "Ha jobb akkumulátorokat akarsz készíteni, tudnod kell, hogyan rakd össze a részecskéket."

A tanulmány részeként Lin, Liu és más kollégái számítógépes látástechnikákat alkalmaztak annak tanulmányozására, hogy az újratölthető akkumulátorok elektródáit alkotó egyes részecskék idővel hogyan bomlanak le. Ezúttal az a cél, hogy ne csak az egyes részecskéket tanulmányozzuk, hanem azt is, hogyan működnek együtt az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása vagy csökkentése érdekében. A végső cél az, hogy új módszereket tanuljunk meg az akkumulátorok élettartamának meghosszabbítására.

A tanulmány részeként a csapat röntgensugárzással tanulmányozta az akkumulátor katódját. Röntgen-tomográfiával rekonstruálták az akkumulátor katódjának 3D-s képét különböző töltési ciklusok után. Ezután ezeket a 3D képeket 2D szeletekre vágták, és számítógépes látásmódszereket alkalmaztak a részecskék azonosítására. Lin és Liu mellett a tanulmányban részt vett az SSRL posztdoktori kutatója, Jizhou Li, a Purdue Egyetem gépészmérnök professzora, Keije Zhao és a Purdue Egyetem végzős hallgatója, Nikhil Sharma.

A kutatók végül több mint 2000 egyedi részecskét azonosítottak, és nem csak az egyes részecskék jellemzőit, például méretét, alakját és felületi érdességét számolták ki, hanem olyan jellemzőket is, mint például, hogy a részecskék milyen gyakran érintkeztek egymással, és mennyiben változtatták meg alakjukat a részecskék.

Ezt követően megvizsgálták, hogy az egyes tulajdonságok hogyan okozták a részecskék lebomlását, és megállapították, hogy 10 töltési ciklus után a legnagyobb tényezők az egyes részecskék tulajdonságai voltak, beleértve a részecskék gömbszerűségét, valamint a részecske térfogatának és felületének arányát. 50 ciklus után azonban a párosítás és a csoporttulajdonságok vezérelték a részecskék lebomlását – például, hogy milyen messze volt egymástól a két részecske, mennyire változott meg az alakja, és hogy a megnyúltabb futball-labda alakú részecskék hasonló orientációjúak-e.

"Az ok már nem csak maga a részecske, hanem a részecske-részecske kölcsönhatás" - mondta Liu. Ez a megállapítás azért fontos, mert azt jelenti, hogy a gyártók technikákat dolgozhatnak ki ezen tulajdonságok szabályozására. Például képesek lehetnek mágneses vagy elektromos mezők használatára. A megnyúlt részecskéket egymáshoz igazítva a legújabb eredmények arra utalnak, hogy ez meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát.

Lin hozzátette: „Intenzíven kutatjuk, hogyan lehet az elektromos járművek akkumulátorait hatékonyan működni gyors töltés és alacsony hőmérséklet mellett. Amellett, hogy olyan új anyagokat tervezünk, amelyek olcsóbb és bőségesebb nyersanyagok felhasználásával csökkenthetik az akkumulátor költségeit, laboratóriumunk folyamatosan törekszik arra is, hogy megértsük az akkumulátor viselkedését az egyensúlyi helyzetből. Elkezdtük tanulmányozni az akkumulátor anyagokat és azok reakcióit a zord környezetre.”