Ուսումնասիրությունը գտել է մարտկոցի կյանքը բարելավելու բանալին. մասնիկների փոխազդեցությունը

Ըստ արտասահմանյան լրատվամիջոցների՝ Վիրջինիայի տեխնոլոգիական քոլեջի քիմիայի ամբիոնի դոցենտ Ֆենգ Լինը և նրա հետազոտական ​​թիմը պարզել են, որ մարտկոցի վաղ քայքայումը, ըստ երևույթին, պայմանավորված է առանձին էլեկտրոդների մասնիկների հատկություններով, բայց տասնյակ լիցքավորումներից հետո։ Օղակումից հետո ավելի կարևոր է, թե ինչպես են այդ մասնիկները տեղավորվում:

«Այս ուսումնասիրությունը բացահայտում է գաղտնիքները, թե ինչպես նախագծել և արտադրել մարտկոցի էլեկտրոդներ մարտկոցի երկար ցիկլի կյանքի համար», - ասաց Լինը: Ներկայումս Լինի լաբորատորիան աշխատում է մարտկոցի էլեկտրոդների վերանախագծման վրա՝ ստեղծելու արագ լիցքավորվող, ավելի էժան, ավելի երկար կյանք և էկոլոգիապես մաքուր էլեկտրոդների ճարտարապետություն:

0
Մեկնաբանություն
հավաքել
նման
տեխնոլոգիա
Ուսումնասիրությունը գտել է մարտկոցի կյանքը բարելավելու բանալին. մասնիկների փոխազդեցությունը
GasgooLiu Liting5小时前
Ըստ արտասահմանյան լրատվամիջոցների՝ Վիրջինիայի տեխնոլոգիական քոլեջի քիմիայի ամբիոնի դոցենտ Ֆենգ Լինը և նրա հետազոտական ​​թիմը պարզել են, որ մարտկոցի վաղ քայքայումը, ըստ երևույթին, պայմանավորված է առանձին էլեկտրոդների մասնիկների հատկություններով, բայց տասնյակ լիցքավորումներից հետո։ Օղակումից հետո ավելի կարևոր է, թե ինչպես են այդ մասնիկները տեղավորվում:

«Այս ուսումնասիրությունը բացահայտում է գաղտնիքները, թե ինչպես նախագծել և արտադրել մարտկոցի էլեկտրոդներ մարտկոցի երկար ցիկլի կյանքի համար», - ասաց Լինը: Ներկայումս Լինի լաբորատորիան աշխատում է մարտկոցի էլեկտրոդների վերանախագծման վրա՝ ստեղծելու արագ լիցքավորվող, ավելի էժան, ավելի երկար կյանք և էկոլոգիապես մաքուր էլեկտրոդների ճարտարապետություն:

Պատկերի աղբյուրը՝ Ֆենգ Լին

«Երբ էլեկտրոդի ճարտարապետությունը թույլ է տալիս յուրաքանչյուր առանձին մասնիկի արագ արձագանքել էլեկտրական ազդանշաններին, մենք կունենանք հիանալի գործիքակազմ մարտկոցները արագ լիցքավորելու համար», - ասաց Լինը: «Մենք ուրախ ենք, որ թույլ կտանք հասկանալ հաջորդ սերնդի էժան արագ լիցքավորվող մարտկոցների մասին: »

Հետազոտությունն իրականացվել է ԱՄՆ Էներգետիկայի դեպարտամենտի SLAC ազգային արագացուցիչ լաբորատորիայի, Փրդյուի համալսարանի և Եվրոպական սինքրոտրոնային ճառագայթման հաստատության հետ համատեղ: Չժենգրուի Քսուն և Դոնգ Հոն՝ Լինի լաբորատորիայի հետդոկտորանտներ, նույնպես թղթի համահեղինակներ են՝ առաջատար էլեկտրոդների արտադրության, մարտկոցների արտադրության և մարտկոցի աշխատանքի չափումների, ինչպես նաև ռենտգենյան փորձերի և տվյալների վերլուծության հարցում:

«Հիմնական շինանյութերը այս մասնիկներն են, որոնք կազմում են մարտկոցի էլեկտրոդները, բայց երբ մեծանում են, այդ մասնիկները փոխազդում են միմյանց հետ», - ասում է SLAC-ի գիտնական Յիջին Լյուն՝ Ստենֆորդի սինքրոտրոնային ճառագայթման լույսի աղբյուրի (SSRL) անդամ: «Եթե ցանկանում եք ավելի լավ մարտկոցներ պատրաստել, դուք պետք է իմանաք, թե ինչպես միավորել մասնիկները»:

Որպես հետազոտության մաս, Լինը, Լյուն և այլ գործընկերներ օգտագործեցին համակարգչային տեսողության տեխնիկան՝ ուսումնասիրելու, թե ինչպես են ժամանակի ընթացքում քայքայվում վերալիցքավորվող մարտկոցների էլեկտրոդները կազմող առանձին մասնիկները: Այս անգամ նպատակն է ուսումնասիրել ոչ միայն առանձին մասնիկները, այլ նաև այն ուղիները, որոնցով նրանք աշխատում են միասին երկարացնելու կամ նվազեցնելու մարտկոցի կյանքը: Վերջնական նպատակն է սովորել մարտկոցների դիզայնի կյանքը երկարացնելու նոր ուղիներ:

Հետազոտության շրջանակներում թիմը ռենտգենյան ճառագայթներով ուսումնասիրել է մարտկոցի կաթոդը: Նրանք օգտագործել են ռենտգեն տոմոգրաֆիա՝ տարբեր լիցքավորման ցիկլերից հետո մարտկոցի կաթոդի 3D պատկերը վերականգնելու համար: Նրանք այնուհետև կտրեցին այս 3D նկարները մի շարք 2D շերտերի և օգտագործեցին համակարգչային տեսողության մեթոդներ՝ մասնիկները հայտնաբերելու համար: Բացի Լինից և Լյուից, ուսումնասիրությունը ներառում էր SSRL-ի հետդոկտորական գիտաշխատող Ջիժոու Լին, Փրդյուի համալսարանի մեխանիկական ճարտարագիտության պրոֆեսոր Քեյջե Չժաոն և Փրդյու համալսարանի ասպիրանտ Նիխիլ Շարման:

Հետազոտողները, ի վերջո, հայտնաբերեցին ավելի քան 2000 առանձին մասնիկներ՝ հաշվարկելով ոչ միայն մասնիկների առանձին բնութագրերը, ինչպիսիք են չափը, ձևը և մակերեսի կոշտությունը, այլ նաև այնպիսի առանձնահատկություններ, ինչպիսիք են, թե որքան հաճախ են մասնիկները անմիջականորեն շփվում միմյանց հետ և որքանով են մասնիկները փոխում իրենց ձևը:

Այնուհետև նրանք ուսումնասիրեցին, թե ինչպես է յուրաքանչյուր հատկություն առաջացրել մասնիկների քայքայումը և պարզեցին, որ լիցքավորման 10 ցիկլերից հետո ամենամեծ գործոնները առանձին մասնիկների հատկություններն էին, ներառյալ մասնիկների գնդաձևությունը և մասնիկների ծավալի և մակերեսի հարաբերակցությունը: 50 ցիկլից հետո, սակայն, զուգակցման և խմբային հատկությունները մղեցին մասնիկների քայքայումը, օրինակ՝ որքան հեռու էին երկու մասնիկները, որքանով փոխվեց ձևը և արդյոք ֆուտբոլի գնդակի ձևով ավելի երկարավուն մասնիկները ունեին համանման կողմնորոշումներ:

«Պատճառն այլևս ոչ միայն բուն մասնիկն է, այլ մասնիկ-մասնիկ փոխազդեցությունը», - ասաց Լյուն: Այս բացահայտումը կարևոր է, քանի որ դա նշանակում է, որ արտադրողները կարող են մշակել այդ հատկությունները վերահսկելու տեխնիկա: Օրինակ, նրանք կարող են օգտագործել մագնիսական կամ էլեկտրական դաշտեր: Հավասարեցնելով երկարացված մասնիկները միմյանց հետ, վերջին բացահայտումները հուշում են, որ դա կերկարացնի մարտկոցի կյանքը»:

Լինն ավելացրել է. «Մենք ինտենսիվորեն ուսումնասիրել ենք, թե ինչպես կարելի է EV մարտկոցները արդյունավետ աշխատել արագ լիցքավորման և ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում: Ի լրումն նոր նյութերի նախագծման, որոնք կարող են նվազեցնել մարտկոցի ծախսերը՝ օգտագործելով ավելի էժան և առատ հումք, մեր լաբորատորիան նաև շարունակական ջանքեր է գործադրել՝ հասկանալու մարտկոցի պահվածքը հավասարակշռությունից հեռու: Մենք սկսել ենք ուսումնասիրել մարտկոցների նյութերը և դրանց արձագանքը կոշտ միջավայրերին»։