ബാറ്ററി ലൈഫ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള താക്കോൽ പഠനം കണ്ടെത്തുന്നു: കണങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ഇടപെടൽ

വിദേശ മാധ്യമ റിപ്പോർട്ടുകൾ പ്രകാരം, വിർജീനിയ ടെക് കോളേജ് ഓഫ് സയൻസിലെ കെമിസ്ട്രി വിഭാഗത്തിലെ അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസറായ ഫെങ് ലിനും അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ ഗവേഷണ സംഘവും ആദ്യകാല ബാറ്ററി ശോഷണം വ്യക്തിഗത ഇലക്ട്രോഡ് കണങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളാൽ നയിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തി, പക്ഷേ ഡസൻ കണക്കിന് ചാർജുകൾക്ക് ശേഷം ലൂപ്പിംഗിന് ശേഷം, ആ കണങ്ങൾ എങ്ങനെ പരസ്പരം യോജിക്കുന്നു എന്നത് കൂടുതൽ പ്രധാനമാണ്.

"ദീർഘമായ ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ആയുസ്സിനായി ബാറ്ററി ഇലക്‌ട്രോഡുകൾ എങ്ങനെ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാമെന്നും നിർമ്മിക്കാമെന്നും ഈ പഠനം വെളിപ്പെടുത്തുന്നു," ലിൻ പറഞ്ഞു. നിലവിൽ, അതിവേഗ ചാർജിംഗ്, കുറഞ്ഞ ചിലവ്, ദീർഘായുസ്സ്, പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദ ഇലക്‌ട്രോഡ് ആർക്കിടെക്ചർ എന്നിവ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനായി ബാറ്ററി ഇലക്‌ട്രോഡുകൾ പുനർരൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനായി ലിനിൻ്റെ ലാബ് പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

0
അഭിപ്രായം
ശേഖരിക്കുക
പോലെ
സാങ്കേതികവിദ്യ
ബാറ്ററി ലൈഫ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള താക്കോൽ പഠനം കണ്ടെത്തുന്നു: കണങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ഇടപെടൽ
GasgooLiu Liting5小时前
വിദേശ മാധ്യമ റിപ്പോർട്ടുകൾ പ്രകാരം, വിർജീനിയ ടെക് കോളേജ് ഓഫ് സയൻസിലെ കെമിസ്ട്രി വിഭാഗത്തിലെ അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസറായ ഫെങ് ലിനും അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ ഗവേഷണ സംഘവും ആദ്യകാല ബാറ്ററി ശോഷണം വ്യക്തിഗത ഇലക്ട്രോഡ് കണങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളാൽ നയിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് കണ്ടെത്തി, പക്ഷേ ഡസൻ കണക്കിന് ചാർജുകൾക്ക് ശേഷം ലൂപ്പിംഗിന് ശേഷം, ആ കണങ്ങൾ എങ്ങനെ പരസ്പരം യോജിക്കുന്നു എന്നത് കൂടുതൽ പ്രധാനമാണ്.

"ദീർഘമായ ബാറ്ററി സൈക്കിൾ ആയുസ്സിനായി ബാറ്ററി ഇലക്‌ട്രോഡുകൾ എങ്ങനെ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാമെന്നും നിർമ്മിക്കാമെന്നും ഈ പഠനം വെളിപ്പെടുത്തുന്നു," ലിൻ പറഞ്ഞു. നിലവിൽ, അതിവേഗ ചാർജിംഗ്, കുറഞ്ഞ ചിലവ്, ദീർഘായുസ്സ്, പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദ ഇലക്‌ട്രോഡ് ആർക്കിടെക്ചർ എന്നിവ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനായി ബാറ്ററി ഇലക്‌ട്രോഡുകൾ പുനർരൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനായി ലിനിൻ്റെ ലാബ് പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

ചിത്ര ഉറവിടം: ഫെങ് ലിൻ

“ഇലക്ട്രോഡ് ആർക്കിടെക്ചർ ഓരോ കണികയെയും വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളോട് വേഗത്തിൽ പ്രതികരിക്കാൻ അനുവദിക്കുമ്പോൾ, ബാറ്ററികൾ അതിവേഗം ചാർജ് ചെയ്യാനുള്ള മികച്ച ടൂൾബോക്‌സ് ഞങ്ങളുടെ പക്കലുണ്ടാകും,” ലിൻ പറഞ്ഞു. “കുറഞ്ഞ വിലയുള്ള ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗ് ബാറ്ററികളുടെ അടുത്ത തലമുറയെക്കുറിച്ചുള്ള ഞങ്ങളുടെ ഗ്രാഹ്യം പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിൽ ഞങ്ങൾ സന്തുഷ്ടരാണ്. ”

യുഎസ് ഊർജ വകുപ്പിൻ്റെ SLAC നാഷണൽ ആക്സിലറേറ്റർ ലബോറട്ടറി, പർഡ്യൂ യൂണിവേഴ്സിറ്റി, യൂറോപ്യൻ സിൻക്രോട്രോൺ റേഡിയേഷൻ ഫെസിലിറ്റി എന്നിവയുടെ സഹകരണത്തോടെയാണ് ഗവേഷണം നടത്തിയത്. ലിൻസ് ലാബിലെ പോസ്റ്റ്ഡോക്‌ടറൽ ഫെലോമാരായ Zhengrui Xu, Dong Ho എന്നിവർ പേപ്പറിലെ സഹ-രചയിതാക്കളാണ്, മുൻനിര ഇലക്‌ട്രോഡ് ഫാബ്രിക്കേഷൻ, ബാറ്ററി ഫാബ്രിക്കേഷൻ, ബാറ്ററി പ്രകടന അളവുകൾ, എക്സ്-റേ പരീക്ഷണങ്ങളിലും ഡാറ്റ വിശകലനത്തിലും സഹായിക്കുന്നു.

"ബാറ്ററി ഇലക്ട്രോഡുകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന ഈ കണങ്ങളാണ് അടിസ്ഥാന നിർമ്മാണ ബ്ലോക്കുകൾ, എന്നാൽ സ്കെയിൽ ചെയ്യുമ്പോൾ, ഈ കണങ്ങൾ പരസ്പരം ഇടപഴകുന്നു," സ്റ്റാൻഫോർഡ് സിൻക്രോട്രോൺ റേഡിയേഷൻ ലൈറ്റ് സോഴ്സിലെ (എസ്എസ്ആർഎൽ) സഹപ്രവർത്തകനായ SLAC ശാസ്ത്രജ്ഞനായ യിജിൻ ലിയു പറഞ്ഞു. "നിങ്ങൾക്ക് മികച്ച ബാറ്ററികൾ നിർമ്മിക്കണമെങ്കിൽ, കണങ്ങളെ എങ്ങനെ ഒരുമിച്ച് ചേർക്കാമെന്ന് നിങ്ങൾ അറിഞ്ഞിരിക്കണം."

പഠനത്തിൻ്റെ ഭാഗമായി, റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികളുടെ ഇലക്‌ട്രോഡുകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന വ്യക്തിഗത കണങ്ങൾ കാലക്രമേണ തകരുന്നത് എങ്ങനെയെന്ന് പഠിക്കാൻ ലിനും ലിയുവും മറ്റ് സഹപ്രവർത്തകരും കമ്പ്യൂട്ടർ വിഷൻ ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ചു. വ്യക്തിഗത കണങ്ങളെ മാത്രമല്ല, ബാറ്ററിയുടെ ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനോ കുറയ്ക്കുന്നതിനോ അവ ഒരുമിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്ന രീതികളും പഠിക്കുക എന്നതാണ് ഇത്തവണത്തെ ലക്ഷ്യം. ബാറ്ററി ഡിസൈനുകളുടെ ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പുതിയ വഴികൾ പഠിക്കുക എന്നതാണ് ആത്യന്തിക ലക്ഷ്യം.

പഠനത്തിൻ്റെ ഭാഗമായി സംഘം എക്‌സ്‌റേ ഉപയോഗിച്ച് ബാറ്ററി കാഥോഡ് പഠിച്ചു. വ്യത്യസ്ത ചാർജിംഗ് സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം ബാറ്ററിയുടെ കാഥോഡിൻ്റെ ഒരു 3D ചിത്രം പുനർനിർമ്മിക്കാൻ അവർ എക്സ്-റേ ടോമോഗ്രാഫി ഉപയോഗിച്ചു. പിന്നീട് അവർ ഈ 3D ചിത്രങ്ങൾ 2D സ്ലൈസുകളുടെ ഒരു പരമ്പരയായി മുറിക്കുകയും കണങ്ങളെ തിരിച്ചറിയാൻ കമ്പ്യൂട്ടർ വിഷൻ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്തു. ലിനിക്കും ലിയുവിനും പുറമേ, എസ്എസ്ആർഎൽ പോസ്റ്റ്ഡോക്ടറൽ ഗവേഷകനായ ജിഷൗ ലി, പർഡ്യൂ യൂണിവേഴ്സിറ്റി മെക്കാനിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രൊഫസർ കെയ്ജെ ഷാവോ, പർഡ്യൂ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ബിരുദ വിദ്യാർത്ഥി നിഖിൽ ശർമ്മ എന്നിവരും പഠനത്തിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.

ഗവേഷകർ ആത്യന്തികമായി 2,000-ലധികം വ്യക്തിഗത കണങ്ങളെ തിരിച്ചറിഞ്ഞു, വലുപ്പം, ആകൃതി, ഉപരിതല പരുക്കൻത തുടങ്ങിയ വ്യക്തിഗത കണങ്ങളുടെ സവിശേഷതകൾ മാത്രമല്ല, കണങ്ങൾ എത്ര തവണ നേരിട്ട് സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നു, കണങ്ങളുടെ ആകൃതി എത്രത്തോളം മാറി തുടങ്ങിയ സവിശേഷതകളും കണക്കാക്കുന്നു.

അടുത്തതായി, ഓരോ പ്രോപ്പർട്ടിയും കണികകൾ തകരാൻ കാരണമായതെങ്ങനെയെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി, 10 ചാർജിംഗ് സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, കണങ്ങളുടെ ഗോളാകൃതിയും കണങ്ങളുടെ അളവും ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും ഉൾപ്പെടെയുള്ള വ്യക്തിഗത കണങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളാണ് ഏറ്റവും വലിയ ഘടകങ്ങൾ എന്ന് കണ്ടെത്തി. എന്നിരുന്നാലും, 50 സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, ജോടിയാക്കലും ഗ്രൂപ്പ് ഗുണങ്ങളും കണങ്ങളുടെ വിഘടനത്തിന് കാരണമായി - രണ്ട് കണങ്ങളും എത്ര അകലെയാണ്, ആകൃതി എത്രമാത്രം മാറി, കൂടുതൽ നീളമേറിയ സോക്കർ ബോൾ ആകൃതിയിലുള്ള കണങ്ങൾക്ക് സമാനമായ ഓറിയൻ്റേഷനുകൾ ഉണ്ടോ.

“കാരണം ഇനി കണിക മാത്രമല്ല, കണിക-കണിക ഇടപെടലാണ്,” ലിയു പറഞ്ഞു. ഈ കണ്ടെത്തൽ പ്രധാനമാണ്, കാരണം നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് ഈ പ്രോപ്പർട്ടികൾ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ വികസിപ്പിക്കാൻ കഴിയും എന്നാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, അവർക്ക് കാന്തിക അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിഞ്ഞേക്കും, നീളമേറിയ കണങ്ങളെ പരസ്പരം വിന്യസിക്കുന്നു, ഇത് ബാറ്ററിയുടെ ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്ന് ഏറ്റവും പുതിയ കണ്ടെത്തലുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ലിൻ കൂട്ടിച്ചേർത്തു: “വേഗതയിലുള്ള ചാർജിംഗിലും കുറഞ്ഞ താപനിലയിലും EV ബാറ്ററികൾ എങ്ങനെ കാര്യക്ഷമമായി പ്രവർത്തിക്കാമെന്ന് ഞങ്ങൾ തീവ്രമായി ഗവേഷണം നടത്തിവരികയാണ്. വിലകുറഞ്ഞതും സമൃദ്ധവുമായ അസംസ്‌കൃത വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ച് ബാറ്ററി ചെലവ് കുറയ്ക്കാൻ കഴിയുന്ന പുതിയ മെറ്റീരിയലുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനൊപ്പം, ഞങ്ങളുടെ ലബോറട്ടറി സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് മാറി ബാറ്ററി സ്വഭാവം മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു തുടർച്ചയായ ശ്രമവും നടക്കുന്നു. ബാറ്ററി സാമഗ്രികളും കഠിനമായ ചുറ്റുപാടുകളോടുള്ള അവയുടെ പ്രതികരണവും ഞങ്ങൾ പഠിക്കാൻ തുടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.