Зерттеу батареяның қызмет ету мерзімін жақсартудың кілтін табады: Бөлшектердің өзара әрекеттесуі

Шетелдік БАҚ-тың хабарлауынша, Вирджиния техникалық ғылым колледжінің химия кафедрасының доценті Фэн Лин және оның зерттеу тобы батареяның ерте ыдырауы жеке электрод бөлшектерінің қасиеттеріне байланысты болатынын анықтады, бірақ ондаған зарядтардан кейін. Циклден кейін бұл бөлшектердің бір-біріне қалай сәйкес келетіні маңыздырақ.

«Бұл зерттеу батареяның ұзақ қызмет ету мерзімі үшін аккумулятор электродтарын жобалау және жасау құпияларын ашады», - деді Лин. Қазіргі уақытта Лин зертханасы жылдам зарядталатын, арзанырақ, ұзақ қызмет ету мерзімі және қоршаған ортаға зиянсыз электрод архитектурасын жасау үшін аккумулятор электродтарын қайта жобалау үстінде.

0
Түсініктеме
жинау
сияқты
технология
Зерттеу батареяның қызмет ету мерзімін жақсартудың кілтін табады: Бөлшектердің өзара әрекеттесуі
GasgooLiu Liting5小时前
Шетелдік БАҚ-тың хабарлауынша, Вирджиния техникалық ғылым колледжінің химия кафедрасының доценті Фэн Лин және оның зерттеу тобы батареяның ерте ыдырауы жеке электрод бөлшектерінің қасиеттеріне байланысты болатынын анықтады, бірақ ондаған зарядтардан кейін. Циклден кейін бұл бөлшектердің бір-біріне қалай сәйкес келетіні маңыздырақ.

«Бұл зерттеу батареяның ұзақ қызмет ету мерзімі үшін аккумулятор электродтарын жобалау және жасау құпияларын ашады», - деді Лин. Қазіргі уақытта Лин зертханасы жылдам зарядталатын, арзанырақ, ұзақ қызмет ету мерзімі және қоршаған ортаға зиянсыз электрод архитектурасын жасау үшін аккумулятор электродтарын қайта жобалау үстінде.

Сурет көзі: Фэн Лин

«Электрод архитектурасы әрбір жеке бөлшектің электр сигналдарына жылдам жауап беруіне мүмкіндік бергенде, бізде батареяларды жылдам зарядтауға арналған тамаша құралдар жинағы болады», - деді Лин. «Біз қымбат емес жылдам зарядталатын батареялардың келесі буынын түсінуге мүмкіндік бергенімізге қуаныштымыз. »

Зерттеу АҚШ Энергетика министрлігінің SLAC Ұлттық үдеткіш зертханасымен, Пердю университетімен және Еуропалық синхротрондық сәулелену қондырғысымен бірлесіп жүргізілді. Лин зертханасының постдокторанттары Чжэнгруи Сю мен Дон Хо, сонымен қатар электродтарды өндіру, батареяларды жасау және батарея өнімділігін өлшеуге жетекшілік ететін және рентгендік эксперименттер мен деректерді талдауға көмектесетін қағаздың бірлескен авторлары.

«Негізгі құрылыс блоктары - бұл батарея электродтарын құрайтын бөлшектер, бірақ ұлғайған кезде бұл бөлшектер бір-бірімен өзара әрекеттеседі», - деді SLAC ғалымы Йижин Лю, Стэнфорд синхротрондық сәулелену жарық көзі (SSRL) қызметкері. «Егер сіз жақсырақ батареялар жасағыңыз келсе, бөлшектерді қалай біріктіру керектігін білуіңіз керек».

Зерттеудің бір бөлігі ретінде Лин, Лю және басқа әріптестер қайта зарядталатын батареялардың электродтарын құрайтын жеке бөлшектердің уақыт өте келе қалай бұзылатынын зерттеу үшін компьютерлік көру әдістерін пайдаланды. Бұл жолғы мақсат - жеке бөлшектерді ғана емес, сонымен бірге батареяның қызмет ету мерзімін ұзарту немесе қысқарту үшін олардың бірге жұмыс істеу жолдарын зерттеу. Түпкі мақсат - батарея конструкцияларының қызмет ету мерзімін ұзартудың жаңа жолдарын үйрену.

Зерттеудің бір бөлігі ретінде топ рентген сәулелерімен батареяның катодын зерттеді. Олар әртүрлі зарядтау циклдарынан кейін батареяның катодының 3D суретін қалпына келтіру үшін рентгендік томографияны пайдаланды. Содан кейін олар осы 3D суреттерді 2D тілімдері сериясына кесіп, бөлшектерді анықтау үшін компьютерлік көру әдістерін қолданды. Лин мен Людан басқа зерттеуге SSRL докторлықтан кейінгі зерттеушісі Джичжоу Ли, Пурдю университетінің машина жасау профессоры Кейдже Чжао және Пурдю университетінің магистранты Никхил Шарма қатысты.

Зерттеушілер ақырында 2000-нан астам жеке бөлшектерді анықтады, олар өлшем, пішін және беттің кедір-бұдыры сияқты бөлшектердің жеке сипаттамаларын ғана емес, сонымен қатар бөлшектердің бір-бірімен қаншалықты жиі байланыста болғаны және бөлшектердің пішінін қаншалықты өзгерткені сияқты ерекшеліктерді есептеді.

Содан кейін олар әрбір қасиет бөлшектердің ыдырауына себеп болғанын қарастырды және 10 зарядтау циклінен кейін ең үлкен факторлар жеке бөлшектердің қасиеттері, соның ішінде бөлшектердің қаншалықты сфералық екендігі және бөлшектер көлемінің бет ауданына қатынасы екенін анықтады. Алайда 50 циклден кейін жұптық және топтық қасиеттер бөлшектердің ыдырауына әсер етті, мысалы, екі бөлшектің арақашықтығы, пішінінің қаншалықты өзгергені және ұзартылған футбол доп тәрізді бөлшектердің ұқсас бағыттары бар ма.

«Себебі енді бөлшектің өзі емес, бөлшектер мен бөлшектердің өзара әрекеттесуінде», - деді Лю. Бұл қорытынды маңызды, өйткені бұл өндірушілер осы қасиеттерді бақылау әдістерін жасай алады дегенді білдіреді. Мысалы, олар магниттік немесе электр өрістерін пайдалана алады Ұзартылған бөлшектерді бір-бірімен туралау, соңғы нәтижелер бұл батареяның қызмет ету мерзімін ұзартатынын көрсетеді ».

Лин былай деп қосты: «Біз EV батареяларын жылдам зарядтау және төмен температура жағдайында қалай тиімді жұмыс істеуге болатынын қарқынды түрде зерттеп жатырмыз. Арзанырақ және молырақ шикізатты пайдалану арқылы аккумулятордың құнын төмендететін жаңа материалдарды жобалаумен қатар, біздің зертханамыз тепе-теңдіктен алыс батареяның әрекетін түсіну үшін де үздіксіз жұмыс жүргізілуде. Біз аккумулятор материалдарын және олардың қатал орталарға реакциясын зерттей бастадық».