Судалгаагаар батерейны ашиглалтыг сайжруулах түлхүүр олддог: Бөөм хоорондын харилцан үйлчлэл

Виржиниа Техникийн Шинжлэх Ухааны Коллежийн Химийн тэнхимийн дэд профессор Фэн Лин болон түүний судалгааны багийнхан батерейны анхны задрал нь бие даасан электродын тоосонцрын шинж чанараас шалтгаалдаг мэт боловч олон арван цэнэгийн дараагаар тодорхойлогддог болохыг гадаадын хэвлэлүүд мэдээлжээ. Гогцооны дараа тэдгээр хэсгүүд хоорондоо хэрхэн уялдах нь илүү чухал юм.

"Энэ судалгаа нь батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгахын тулд батерейны электродыг хэрхэн зохион бүтээх, үйлдвэрлэх нууцыг илчилсэн" гэж Лин хэлэв. Одоогоор Линий лаборатори хурдан цэнэглэдэг, хямд өртөгтэй, урт наслалттай, байгаль орчинд ээлтэй электродын архитектурыг бий болгохын тулд батерейны электродуудыг дахин загварчлахаар ажиллаж байна.

0
Сэтгэгдэл
цуглуулах
дуртай
технологи
Судалгаагаар батерейны ашиглалтыг сайжруулах түлхүүр олддог: Бөөм хоорондын харилцан үйлчлэл
GasgooLiu Liting5小时前
Виржиниа Техникийн Шинжлэх Ухааны Коллежийн Химийн тэнхимийн дэд профессор Фэн Лин болон түүний судалгааны багийнхан батерейны анхны задрал нь бие даасан электродын тоосонцрын шинж чанараас шалтгаалдаг мэт боловч олон арван цэнэгийн дараагаар тодорхойлогддог болохыг гадаадын хэвлэлүүд мэдээлжээ. Гогцооны дараа тэдгээр хэсгүүд хоорондоо хэрхэн уялдах нь илүү чухал юм.

"Энэ судалгаа нь батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгахын тулд батерейны электродыг хэрхэн зохион бүтээх, үйлдвэрлэх нууцыг илчилсэн" гэж Лин хэлэв. Одоогоор Линий лаборатори хурдан цэнэглэдэг, хямд өртөгтэй, урт наслалттай, байгаль орчинд ээлтэй электродын архитектурыг бий болгохын тулд батерейны электродуудыг дахин загварчлахаар ажиллаж байна.

Зургийн эх сурвалж: Фэн Лин

"Электродын бүтэц нь тоосонцор бүрийг цахилгаан дохионд хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгодог бол бид батерейг хурдан цэнэглэх гайхалтай хэрэгслийн хайрцагтай болно" гэж Лин хэлэв. “Бид дараагийн үеийн хямд өртөгтэй хурдан цэнэглэдэг батерейны талаар ойлголттой болсондоо баяртай байна. ”

Судалгааг АНУ-ын Эрчим хүчний яамны харьяа SLAC үндэсний хурдасгуурын лаборатори, Пурдюгийн их сургууль, Европын синхротрон цацрагийн байгууламжтай хамтран хийсэн. Линий лабораторийн докторын дараах судлаач Жэнгруй Сю, Дун Хо нар электродын үйлдвэрлэл, батерейны үйлдвэрлэл, батерейны гүйцэтгэлийн хэмжилтийг тэргүүлж, рентген туяаны туршилт, өгөгдөлд дүн шинжилгээ хийхэд тусалж, цаасан дээр хамтран зохиогчид юм.

Стэнфордын Синхротроны цацрагийн гэрлийн эх үүсвэрийн (SSRL) ажилтан, SLAC-ийн эрдэмтэн Ижин Лиу, "Үндсэн барилгын блокууд нь батерейны электродыг бүрдүүлдэг эдгээр хэсгүүд боловч томрох үед эдгээр хэсгүүд хоорондоо харилцан үйлчилдэг." "Хэрэв та илүү сайн батерей хийхийг хүсч байвал бөөмсийг хэрхэн нэгтгэхээ мэдэх хэрэгтэй."

Судалгааны нэг хэсэг болгон Лин, Лю болон бусад хамтрагчид цэнэглэдэг батерейны электродыг бүрдүүлдэг бие даасан хэсгүүд цаг хугацааны явцад хэрхэн задардагийг судлахын тулд компьютерийн харааны техникийг ашигласан. Энэ удаагийн зорилго нь зөвхөн бие даасан тоосонцор төдийгүй батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгах, багасгахад хэрхэн хамтран ажиллах талаар судлах явдал юм. Эцсийн зорилго нь батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгах шинэ аргуудыг сурах явдал юм.

Судалгааны ажлын хүрээнд багийнхан рентген туяагаар аккумуляторын катодыг судалсан байна. Тэд янз бүрийн цэнэглэх мөчлөгийн дараа батерейны катодын 3D зургийг сэргээхийн тулд рентген томографийг ашигласан. Дараа нь тэд эдгээр 3D зургуудыг хэд хэдэн 2D зүсмэлүүд болгон хайчилж, бөөмсийг тодорхойлохын тулд компьютерийн харааны аргыг ашигласан. Судалгаанд Лин, Лю нараас гадна SSRL-ийн докторын дараах судлаач Жижоу Ли, Пурдюгийн их сургуулийн механик инженерийн профессор Кейже Жао, Пурдюгийн их сургуулийн төгсөх ангийн оюутан Никхил Шарма нар оролцсон.

Судлаачид эцсийн дүндээ 2000 гаруй бие даасан тоосонцорыг тодорхойлж, зөвхөн хэмжээ, хэлбэр, гадаргуугийн тэгш бус байдал гэх мэт бие даасан хэсгүүдийн шинж чанарыг тооцоолоод зогсохгүй бөөмсүүд хоорондоо хэр зэрэг шууд харьцдаг, бөөмс хэлбэрээ хэр их өөрчилдөг зэрэг шинж чанаруудыг тооцоолжээ.

Дараа нь тэд шинж чанар бүр нь бөөмсийг хэрхэн задалдаг болохыг судалж үзээд 10 цэнэглэлтийн мөчлөгийн дараа хамгийн том хүчин зүйл нь бие даасан хэсгүүдийн шинж чанар, тэр дундаа бөөмс хэр бөмбөрцөг хэлбэртэй байсан, бөөмийн эзэлхүүний гадаргуугийн талбайн харьцаа зэргийг олж мэдсэн. Гэсэн хэдий ч 50 мөчлөгийн дараа хосолсон болон бүлгийн шинж чанарууд нь бөөмийн задралд нөлөөлсөн, тухайлбал, хоёр бөөм хоорондоо хэр хол байсан, хэлбэр нь хэр их өөрчлөгдсөн, илүү сунасан бөмбөг хэлбэртэй хэсгүүд ижил төстэй чиглэлтэй байсан эсэх.

"Шалтгаан нь зөвхөн бөөмс биш, харин бөөмс-бөөмийн харилцан үйлчлэл юм" гэж Лю хэлэв. Энэхүү дүгнэлт нь үйлдвэрлэгчид эдгээр шинж чанарыг хянах арга техникийг боловсруулж чадна гэсэн үг учраас чухал юм. Жишээлбэл, тэд соронзон эсвэл цахилгаан орон ашиглах боломжтой байж болох юм. Сунгасан хэсгүүдийг хооронд нь тэгшлэхэд энэ нь батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгах болно гэдгийг сүүлийн үеийн олдворууд харуулж байна."

Лин нэмж хэлэхдээ: "Бид цахилгаан эрчим хүчний батерейг хурдан цэнэглэх, бага температурт хэрхэн үр ашигтай ажиллуулах талаар эрчимтэй судалж байна. Манай лаборатори хямд, элбэг түүхий эд ашиглан батерейны зардлыг бууруулж чадах шинэ материалыг зохион бүтээхээс гадна батерейны үйл ажиллагааг тэнцвэрт байдлаас холдуулах ажлыг үргэлжлүүлэн хийж байна. Бид батерейны материал болон тэдгээрийн хатуу ширүүн орчинд үзүүлэх хариу үйлдлийг судалж эхэлсэн."