Studi menemukan kunci untuk meningkatkan masa pakai baterai: Interaksi antar partikel

Menurut laporan media asing, Feng Lin, seorang profesor di Departemen Kimia di Virginia Tech College of Science, dan tim penelitinya menemukan bahwa pembusukan baterai awal tampaknya didorong oleh sifat-sifat partikel elektroda individu, tetapi setelah puluhan kali pengisian baterai. Setelah perulangan, cara partikel-partikel tersebut menyatu menjadi lebih penting.

“Studi ini mengungkap rahasia bagaimana merancang dan membuat elektroda baterai untuk masa pakai baterai yang lama,” kata Lin. Saat ini, laboratorium Lin sedang merancang ulang elektroda baterai untuk menciptakan arsitektur elektroda yang dapat diisi ulang dengan cepat, berbiaya lebih rendah, lebih tahan lama, dan ramah lingkungan.

0
Komentar
mengumpulkan
menyukai
teknologi
Studi menemukan kunci untuk meningkatkan masa pakai baterai: Interaksi antar partikel
GasgooLiu Liting5小时前
Menurut laporan media asing, Feng Lin, seorang profesor di Departemen Kimia di Virginia Tech College of Science, dan tim penelitinya menemukan bahwa pembusukan baterai awal tampaknya didorong oleh sifat-sifat partikel elektroda individu, tetapi setelah puluhan kali pengisian baterai. Setelah perulangan, cara partikel-partikel tersebut menyatu menjadi lebih penting.

“Studi ini mengungkap rahasia bagaimana merancang dan membuat elektroda baterai untuk masa pakai baterai yang lama,” kata Lin. Saat ini, laboratorium Lin sedang merancang ulang elektroda baterai untuk menciptakan arsitektur elektroda yang dapat diisi ulang dengan cepat, berbiaya lebih rendah, lebih tahan lama, dan ramah lingkungan.

Sumber gambar: Feng Lin

“Ketika arsitektur elektroda memungkinkan setiap partikel merespons sinyal listrik dengan cepat, kita akan memiliki kotak peralatan yang hebat untuk mengisi daya baterai dengan cepat,” kata Lin. “Kami sangat bersemangat untuk memberikan pemahaman kami tentang baterai pengisian cepat berbiaya rendah generasi berikutnya. ”

Penelitian ini dilakukan bekerja sama dengan Laboratorium Akselerator Nasional SLAC Departemen Energi AS, Universitas Purdue, dan Fasilitas Radiasi Synchrotron Eropa. Zhengrui Xu dan Dong Ho, rekan pascadoktoral di laboratorium Lin, juga merupakan rekan penulis makalah ini, memimpin fabrikasi elektroda, fabrikasi baterai, dan pengukuran kinerja baterai, serta membantu eksperimen sinar-X dan analisis data.

“Bahan penyusun dasarnya adalah partikel-partikel yang membentuk elektroda baterai, namun ketika ditingkatkan, partikel-partikel ini berinteraksi satu sama lain,” kata ilmuwan SLAC Yijin Liu, rekan di Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL). “Jika Anda ingin membuat baterai yang lebih baik, Anda perlu mengetahui cara menyatukan partikel.”

Sebagai bagian dari penelitian, Lin, Liu dan rekan lainnya menggunakan teknik visi komputer untuk mempelajari bagaimana partikel individu yang membentuk elektroda baterai isi ulang terurai seiring waktu. Tujuannya kali ini adalah untuk mempelajari tidak hanya partikel individual, tetapi juga cara mereka bekerja sama untuk memperpanjang atau mengurangi masa pakai baterai. Tujuan utamanya adalah mempelajari cara-cara baru untuk memperpanjang umur desain baterai.

Sebagai bagian dari penelitian, tim mempelajari katoda baterai dengan sinar-X. Mereka menggunakan tomografi sinar-X untuk merekonstruksi gambar 3D katoda baterai setelah siklus pengisian yang berbeda. Mereka kemudian memotong gambar 3D ini menjadi serangkaian irisan 2D dan menggunakan metode visi komputer untuk mengidentifikasi partikelnya. Selain Lin dan Liu, penelitian ini melibatkan peneliti pascadoktoral SSRL Jizhou Li, profesor teknik mesin Universitas Purdue Keije Zhao, dan mahasiswa pascasarjana Universitas Purdue Nikhil Sharma.

Para peneliti akhirnya mengidentifikasi lebih dari 2.000 partikel individu, menghitung tidak hanya karakteristik partikel individu seperti ukuran, bentuk, dan kekasaran permukaan, tetapi juga fitur-fitur seperti seberapa sering partikel-partikel tersebut bersentuhan langsung satu sama lain dan seberapa banyak partikel tersebut berubah bentuk.

Selanjutnya, mereka melihat bagaimana setiap sifat menyebabkan partikel terurai, dan menemukan bahwa setelah 10 siklus pengisian, faktor terbesarnya adalah sifat masing-masing partikel, termasuk seberapa bulat partikel tersebut dan rasio volume partikel terhadap luas permukaan. Namun, setelah 50 siklus, sifat pasangan dan kelompok mendorong dekomposisi partikel—seperti seberapa jauh jarak kedua partikel, seberapa banyak perubahan bentuknya, dan apakah partikel berbentuk bola yang lebih memanjang memiliki orientasi yang sama.

“Penyebabnya bukan lagi hanya pada partikel itu sendiri, tetapi interaksi partikel-partikel,” kata Liu. Temuan ini penting karena ini berarti bahwa produsen dapat mengembangkan teknik untuk mengendalikan sifat-sifat ini. Misalnya, mereka mungkin dapat menggunakan medan magnet atau listrik untuk menyelaraskan partikel yang memanjang satu sama lain, temuan terbaru menunjukkan bahwa hal ini akan memperpanjang masa pakai baterai.”

Lin menambahkan: “Kami telah secara intensif meneliti bagaimana membuat baterai EV bekerja secara efisien dalam kondisi pengisian cepat dan suhu rendah. Selain merancang bahan baru yang dapat mengurangi biaya baterai dengan menggunakan bahan baku yang lebih murah dan melimpah, laboratorium kami juga telah melakukan upaya berkelanjutan untuk memahami perilaku baterai yang tidak seimbang. Kami telah mulai mempelajari bahan baterai dan responsnya terhadap lingkungan yang keras.”