Rannsókn finnur lykilinn að því að bæta endingu rafhlöðunnar: Samskipti milli agna

Samkvæmt fréttum í erlendum fjölmiðlum komust Feng Lin, dósent við efnafræðideild Virginia Tech College of Science, og rannsóknarteymi hans að því að snemma rafhlöðun virðist knúin áfram af eiginleikum einstakra rafskautaagna, en eftir tugi hleðslna. Eftir lykkju er mikilvægara hvernig þessar agnir passa saman.

„Þessi rannsókn leiðir í ljós leyndarmál þess hvernig á að hanna og búa til rafhlöðu rafskaut fyrir langan endingu rafhlöðunnar,“ sagði Lin. Eins og er, vinnur rannsóknarstofa Lin að því að endurhanna rafskaut rafhlöðu til að búa til hraðhleðslu, lægri kostnað, lengri líftíma og umhverfisvænan rafskautaarkitektúr.

0
Athugasemd
safna
eins og
tækni
Rannsókn finnur lykilinn að því að bæta endingu rafhlöðunnar: Samskipti milli agna
GasgooLiu Liting5小时前
Samkvæmt fréttum í erlendum fjölmiðlum komust Feng Lin, dósent við efnafræðideild Virginia Tech College of Science, og rannsóknarteymi hans að því að snemma rafhlöðun virðist knúin áfram af eiginleikum einstakra rafskautaagna, en eftir tugi hleðslna. Eftir lykkju er mikilvægara hvernig þessar agnir passa saman.

„Þessi rannsókn leiðir í ljós leyndarmál þess hvernig á að hanna og búa til rafhlöðu rafskaut fyrir langan endingu rafhlöðunnar,“ sagði Lin. Eins og er, vinnur rannsóknarstofa Lin að því að endurhanna rafskaut rafhlöðu til að búa til hraðhleðslu, lægri kostnað, lengri líftíma og umhverfisvænan rafskautaarkitektúr.

Myndheimild: Feng Lin

„Þegar rafskautsarkitektúrinn gerir hverri einstakri ögn kleift að bregðast hratt við rafboðum, munum við hafa frábæra verkfærakistu til að hlaða rafhlöður hratt,“ sagði Lin. „Við erum spennt að gera okkur kleift að skilja næstu kynslóð ódýrra hraðhleðslu rafhlaðna. ”

Rannsóknin var unnin í samvinnu við bandaríska orkumálaráðuneytið SLAC National Accelerator Laboratory, Purdue háskólann og European Synchrotron Radiation Facility. Zhengrui Xu og Dong Ho, doktorsnemar í rannsóknarstofu Lin, eru einnig meðhöfundar á blaðinu, leiðandi rafskautssmíði, rafhlöðuframleiðsla og rafhlöðumælingar og aðstoða við röntgengeislatilraunir og gagnagreiningu.

„Grunneiningarnar eru þessar agnir sem mynda rafskaut rafhlöðunnar, en þegar þær eru stækkaðar hafa þessar agnir samskipti sín á milli,“ sagði SLAC vísindamaðurinn Yijin Liu, náungi við Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL). "Ef þú vilt búa til betri rafhlöður þarftu að vita hvernig á að setja agnir saman."

Sem hluti af rannsókninni notuðu Lin, Liu og aðrir samstarfsmenn tölvusjóntækni til að rannsaka hvernig einstakar agnir sem mynda rafskaut endurhlaðanlegra rafhlaðna brotna niður með tímanum. Markmiðið að þessu sinni er að rannsaka ekki bara einstakar agnir heldur einnig hvernig þær vinna saman að því að lengja eða draga úr endingu rafhlöðunnar. Endanlegt markmið er að læra nýjar leiðir til að lengja endingu rafhlöðuhönnunar.

Sem hluti af rannsókninni rannsakaði teymið bakskaut rafhlöðunnar með röntgengeislum. Þeir notuðu röntgensneiðmyndatöku til að endurgera þrívíddarmynd af bakskaut rafhlöðunnar eftir mismunandi hleðslulotur. Þeir klipptu síðan þessar þrívíddarmyndir í röð af tvívíddarsneiðum og notuðu tölvusjónaraðferðir til að bera kennsl á agnirnar. Auk Lin og Liu innihélt rannsóknin SSRL nýdoktorsfræðingur Jizhou Li, Purdue University vélaverkfræðiprófessor Keije Zhao og Purdue University útskriftarnemi Nikhil Sharma.

Rannsakendur greindu að lokum meira en 2.000 einstakar agnir og reiknuðu ekki aðeins út einstaka eiginleika eins og stærð, lögun og yfirborðsgrófleika, heldur einnig eiginleika eins og hversu oft agnirnar voru í beinni snertingu hver við aðra og hversu mikið agnirnar breyttu um lögun.

Því næst skoðuðu þeir hvernig hver eiginleiki olli því að agnirnar brotnuðu niður og komust að því að eftir 10 hleðslulotur voru stærstu þættirnir eiginleikar einstakra agna, þar á meðal hversu kúlulaga agnirnar voru og hlutfall agnarúmmáls og yfirborðsflatarmáls. Eftir 50 lotur réðu pörun og hópeiginleikar hins vegar niðurbrotið á ögnum — eins og hversu langt voru á milli agnanna tveggja, hversu mikið lögunin breyttist og hvort lengjulaga ögnin í fótbolta hefðu svipaða stefnu.

„Ástæðan er ekki lengur bara ögnin sjálf, heldur víxlverkun ögnanna,“ sagði Liu. Þessi niðurstaða er mikilvæg vegna þess að hún þýðir að framleiðendur geta þróað tækni til að stjórna þessum eiginleikum. Til dæmis gætu þeir notað segul- eða rafsvið. Að stilla ílengdu agnirnar saman, nýjustu niðurstöður benda til þess að þetta muni lengja endingu rafhlöðunnar.

Lin bætti við: „Við höfum rannsakað mikið hvernig hægt er að láta rafgeyma rafgeyma virka á skilvirkan hátt við hraðhleðslu og lágt hitastig. Auk þess að hanna ný efni sem geta dregið úr rafhlöðukostnaði með því að nota ódýrara og meira hráefni, hefur rannsóknarstofa okkar einnig verið unnið að því að skilja hegðun rafhlöðunnar fjarri jafnvægi. Við erum byrjuð að rannsaka rafhlöðuefni og viðbrögð þeirra við erfiðu umhverfi.“