კვლევამ აღმოაჩინა ბატარეის მუშაობის გაუმჯობესების გასაღები: ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება

უცხოური მედიის ცნობით, ფენგ ლინმა, ვირჯინიის ტექნიკური მეცნიერებათა კოლეჯის ქიმიის დეპარტამენტის ასოცირებული პროფესორი და მისი კვლევითი ჯგუფი აღმოაჩინეს, რომ ბატარეის ადრეული დაშლა, როგორც ჩანს, გამოწვეულია ცალკეული ელექტროდის ნაწილაკების თვისებებით, მაგრამ ათობით დამუხტვის შემდეგ. მარყუჟის შემდეგ უფრო მნიშვნელოვანია, თუ როგორ ჯდება ეს ნაწილაკები ერთმანეთთან.

”ეს კვლევა ავლენს საიდუმლოებას, თუ როგორ უნდა შეიმუშაოთ და დამზადდეს ბატარეის ელექტროდები ხანგრძლივი ბატარეის ციკლისთვის,” - თქვა ლინმა. ამჟამად, Lin's ლაბორატორია მუშაობს ბატარეის ელექტროდების ხელახლა დიზაინზე, რათა შექმნას სწრაფად დამუხტვის, დაბალი ფასის, ხანგრძლივობის და ეკოლოგიურად სუფთა ელექტროდის არქიტექტურა.

0
კომენტარი
შეგროვება
მოსწონს
ტექნოლოგია
კვლევამ აღმოაჩინა ბატარეის მუშაობის გაუმჯობესების გასაღები: ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება
GasgooLiu Liting5小时前
უცხოური მედიის ცნობით, ფენგ ლინმა, ვირჯინიის ტექნიკური მეცნიერებათა კოლეჯის ქიმიის დეპარტამენტის ასოცირებული პროფესორი და მისი კვლევითი ჯგუფი აღმოაჩინეს, რომ ბატარეის ადრეული დაშლა, როგორც ჩანს, გამოწვეულია ცალკეული ელექტროდის ნაწილაკების თვისებებით, მაგრამ ათობით დამუხტვის შემდეგ. მარყუჟის შემდეგ უფრო მნიშვნელოვანია, თუ როგორ ჯდება ეს ნაწილაკები ერთმანეთთან.

”ეს კვლევა ავლენს საიდუმლოებას, თუ როგორ უნდა შეიმუშაოთ და დამზადდეს ბატარეის ელექტროდები ხანგრძლივი ბატარეის ციკლისთვის,” - თქვა ლინმა. ამჟამად, Lin's ლაბორატორია მუშაობს ბატარეის ელექტროდების ხელახლა დიზაინზე, რათა შექმნას სწრაფად დამუხტვის, დაბალი ფასის, ხანგრძლივობის და ეკოლოგიურად სუფთა ელექტროდის არქიტექტურა.

სურათის წყარო: Feng Lin

„როდესაც ელექტროდის არქიტექტურა საშუალებას აძლევს თითოეულ ცალკეულ ნაწილაკს სწრაფად უპასუხოს ელექტრულ სიგნალებს, ჩვენ გვექნება შესანიშნავი ხელსაწყოების ყუთი ბატარეების სწრაფად დასატენად“, - თქვა ლინმა. „მოხარულები ვართ, რომ შევძლებთ გავიგოთ შემდეგი თაობის იაფი სწრაფი დატენვის ბატარეები. ”

კვლევა ჩატარდა აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის SLAC ეროვნული ამაჩქარებლის ლაბორატორიასთან, პერდუის უნივერსიტეტთან და ევროპის სინქროტრონის გამოსხივების ობიექტთან თანამშრომლობით. Zhengrui Xu და Dong Ho, პოსტდოქტორანტები ლინის ლაბორატორიაში, ასევე არიან თანაავტორები ქაღალდზე, წამყვანი ელექტროდების წარმოებაში, ბატარეის დამზადებასა და ბატარეის მუშაობის გაზომვებში, და ეხმარებიან რენტგენის ექსპერიმენტებს და მონაცემთა ანალიზს.

„ძირითადი სამშენებლო ბლოკები არის ეს ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ბატარეის ელექტროდებს, მაგრამ როდესაც მასშტაბირება ხდება, ეს ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან“, - თქვა SLAC-ის მეცნიერმა იჯინ ლიუმ, სტენფორდის სინქროტრონის გამოსხივების სინათლის წყაროს (SSRL) თანამშრომელმა. ”თუ გსურთ უკეთესი ბატარეების შექმნა, თქვენ უნდა იცოდეთ როგორ დააკავშიროთ ნაწილაკები.”

კვლევის ფარგლებში, ლინმა, ლიუმ და სხვა კოლეგებმა გამოიყენეს კომპიუტერული ხედვის ტექნიკა, რათა შეესწავლათ, თუ როგორ იშლება ცალკეული ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან დატენვის ბატარეების ელექტროდებს დროთა განმავლობაში. ამჯერად მიზანია შევისწავლოთ არა მხოლოდ ცალკეული ნაწილაკები, არამედ ის გზები, რომლითაც ისინი მუშაობენ ბატარეის მუშაობის გახანგრძლივების ან შესამცირებლად. საბოლოო მიზანია ვისწავლოთ ახალი გზები ბატარეის დიზაინის სიცოცხლის გახანგრძლივების მიზნით.

კვლევის ფარგლებში ჯგუფმა შეისწავლა ბატარეის კათოდი რენტგენის სხივებით. მათ გამოიყენეს რენტგენის ტომოგრაფია ბატარეის კათოდის 3D სურათის აღსადგენად სხვადასხვა დატენვის ციკლის შემდეგ. შემდეგ მათ დაჭრეს ეს 3D სურათები 2D ნაჭრებად და გამოიყენეს კომპიუტერული ხედვის მეთოდები ნაწილაკების იდენტიფიცირებისთვის. ლინისა და ლიუს გარდა, კვლევაში მონაწილეობდნენ SSRL პოსტდოქტორანტი ჯიჟოუ ლი, პერდუს უნივერსიტეტის მექანიკური ინჟინერიის პროფესორი კეიჯე ჟაო და პერდუს უნივერსიტეტის კურსდამთავრებული სტუდენტი ნიჰილ შარმა.

მკვლევარებმა საბოლოოდ დაადგინეს 2000-ზე მეტი ცალკეული ნაწილაკი, გამოთვალეს არა მხოლოდ ნაწილაკების ინდივიდუალური მახასიათებლები, როგორიცაა ზომა, ფორმა და ზედაპირის უხეშობა, არამედ ისეთ მახასიათებლებსაც, როგორიცაა რამდენად ხშირად იყვნენ ნაწილაკები ერთმანეთთან უშუალო კონტაქტში და რამდენად იცვლებოდა ნაწილაკები ფორმას.

შემდეგ, მათ დაათვალიერეს, თუ როგორ იწვევდა თითოეული თვისება ნაწილაკების დაშლას და აღმოაჩინეს, რომ დამუხტვის 10 ციკლის შემდეგ, ყველაზე დიდი ფაქტორები იყო ცალკეული ნაწილაკების თვისებები, მათ შორის, რამდენად სფერული იყო ნაწილაკები და ნაწილაკების მოცულობის თანაფარდობა ზედაპირის ფართობთან. თუმცა, 50 ციკლის შემდეგ, დაწყვილებამ და ჯგუფურმა თვისებებმა განაპირობა ნაწილაკების დაშლა - მაგალითად, რამდენად შორს იყო ეს ორი ნაწილაკი, რამდენად შეიცვალა ფორმა და ჰქონდა თუ არა მსგავსი ორიენტაცია ფეხბურთის ბურთის ფორმის უფრო წაგრძელებულ ნაწილაკებს.

„მიზეზი აღარ არის მხოლოდ თავად ნაწილაკი, არამედ ნაწილაკის ნაწილაკების ურთიერთქმედება“, - თქვა ლიუმ. ეს აღმოჩენა მნიშვნელოვანია, რადგან ეს ნიშნავს, რომ მწარმოებლებს შეუძლიათ შეიმუშაონ ტექნიკა ამ თვისებების გასაკონტროლებლად. მაგალითად, მათ შეუძლიათ გამოიყენონ მაგნიტური ან ელექტრული ველები. წაგრძელებული ნაწილაკების ერთმანეთთან გასწორება, უახლესი აღმოჩენები ვარაუდობენ, რომ ეს გაზრდის ბატარეის ხანგრძლივობას.

ლინმა დაამატა: ”ჩვენ ინტენსიურად ვიკვლევდით, თუ როგორ უნდა ვაწარმოოთ EV ბატარეები ეფექტურად იმუშაონ სწრაფი დატენვისა და დაბალი ტემპერატურის პირობებში. გარდა ახალი მასალების დაპროექტებისა, რომლებსაც შეუძლიათ შეამცირონ ბატარეის ხარჯები იაფი და უხვი ნედლეულის გამოყენებით, ჩვენი ლაბორატორია ასევე მუდმივად ცდილობდა ბატარეის ქცევის გაგებას წონასწორობისგან დაშორებით. ჩვენ დავიწყეთ ბატარეის მასალების შესწავლა და მათი რეაქცია მკაცრ გარემოზე“.