अभ्यासामध्ये बॅटरीचे आयुष्य सुधारण्याची गुरुकिल्ली सापडते: कणांमधील परस्परसंवाद

परदेशी मीडिया रिपोर्ट्सनुसार, व्हर्जिनिया टेक कॉलेज ऑफ सायन्समधील रसायनशास्त्र विभागातील सहयोगी प्राध्यापक फेंग लिन आणि त्यांच्या संशोधन पथकाला असे आढळून आले की बॅटरीचा लवकर क्षय वैयक्तिक इलेक्ट्रोड कणांच्या गुणधर्मांमुळे होतो असे दिसते, परंतु डझनभर शुल्कानंतर लूप केल्यानंतर, ते कण एकत्र कसे बसतात हे अधिक महत्त्वाचे आहे.

“हा अभ्यास दीर्घ बॅटरी सायकल आयुष्यासाठी बॅटरी इलेक्ट्रोड्सची रचना आणि निर्मिती कशी करावी याचे रहस्य प्रकट करते,” लिन म्हणाले. सध्या, लिनची लॅब जलद-चार्जिंग, कमी खर्चात, दीर्घ आयुष्य आणि पर्यावरणास अनुकूल इलेक्ट्रोड आर्किटेक्चर तयार करण्यासाठी बॅटरी इलेक्ट्रोड्सची पुनर्रचना करण्यावर काम करत आहे.

0
टिप्पणी द्या
गोळा करणे
जसे
तंत्रज्ञान
अभ्यासामध्ये बॅटरीचे आयुष्य सुधारण्याची गुरुकिल्ली सापडते: कणांमधील परस्परसंवाद
GasgooLiu Liting5小时前
परदेशी मीडिया रिपोर्ट्सनुसार, व्हर्जिनिया टेक कॉलेज ऑफ सायन्समधील रसायनशास्त्र विभागातील सहयोगी प्राध्यापक फेंग लिन आणि त्यांच्या संशोधन पथकाला असे आढळून आले की बॅटरीचा लवकर क्षय वैयक्तिक इलेक्ट्रोड कणांच्या गुणधर्मांमुळे होतो असे दिसते, परंतु डझनभर शुल्कानंतर लूप केल्यानंतर, ते कण एकत्र कसे बसतात हे अधिक महत्त्वाचे आहे.

“हा अभ्यास दीर्घ बॅटरी सायकल आयुष्यासाठी बॅटरी इलेक्ट्रोड्सची रचना आणि निर्मिती कशी करावी याचे रहस्य प्रकट करते,” लिन म्हणाले. सध्या, लिनची लॅब जलद-चार्जिंग, कमी खर्चात, दीर्घ आयुष्य आणि पर्यावरणास अनुकूल इलेक्ट्रोड आर्किटेक्चर तयार करण्यासाठी बॅटरी इलेक्ट्रोड्सची पुनर्रचना करण्यावर काम करत आहे.

प्रतिमा स्रोत: फेंग लिन

"जेव्हा इलेक्ट्रोड आर्किटेक्चर प्रत्येक स्वतंत्र कणाला इलेक्ट्रिकल सिग्नलला त्वरीत प्रतिसाद देण्याची परवानगी देते, तेव्हा आमच्याकडे बॅटरी वेगाने चार्ज करण्यासाठी एक उत्कृष्ट टूलबॉक्स असेल," लिन म्हणाले. “आम्ही कमी किमतीच्या जलद-चार्जिंग बॅटरीच्या पुढील पिढीची आमची समज सक्षम करण्यासाठी उत्साहित आहोत. "

यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जीच्या SLAC नॅशनल एक्सीलरेटर लॅबोरेटरी, पर्ड्यू युनिव्हर्सिटी आणि युरोपियन सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन फॅसिलिटी यांच्या सहकार्याने हे संशोधन करण्यात आले. झेंगरुई जू आणि डोंग हो, लिनच्या प्रयोगशाळेतील पोस्टडॉक्टरल फेलो, हे देखील कागदावर सह-लेखक आहेत, इलेक्ट्रोड फॅब्रिकेशन, बॅटरी फॅब्रिकेशन, आणि बॅटरी कार्यप्रदर्शन मोजमाप, आणि एक्स-रे प्रयोग आणि डेटा विश्लेषणास मदत करतात.

स्टॅनफोर्ड सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन लाइट सोर्स (SSRL) चे सहकारी, SLAC शास्त्रज्ञ यिजिन लिऊ म्हणाले, “मूळ बिल्डिंग ब्लॉक्स हे हे कण आहेत जे बॅटरी इलेक्ट्रोड बनवतात, परंतु जेव्हा ते मोजले जातात तेव्हा हे कण एकमेकांशी संवाद साधतात.” "तुम्हाला अधिक चांगल्या बॅटरी बनवायच्या असतील, तर तुम्हाला कण एकत्र कसे ठेवायचे हे माहित असणे आवश्यक आहे."

अभ्यासाचा एक भाग म्हणून, लिन, लिऊ आणि इतर सहकाऱ्यांनी रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरीचे इलेक्ट्रोड बनवणारे वैयक्तिक कण कालांतराने कसे तुटतात याचा अभ्यास करण्यासाठी संगणक दृष्टी तंत्राचा वापर केला. यावेळचे उद्दिष्ट केवळ वैयक्तिक कणांचाच नाही तर ते बॅटरीचे आयुष्य वाढवण्यासाठी किंवा कमी करण्यासाठी एकत्र काम करण्याच्या पद्धतींचा अभ्यास करणे हे आहे. बॅटरी डिझाइनचे आयुष्य वाढवण्याचे नवीन मार्ग शिकणे हे अंतिम ध्येय आहे.

अभ्यासाचा एक भाग म्हणून, टीमने क्ष-किरणांसह बॅटरी कॅथोडचा अभ्यास केला. वेगवेगळ्या चार्जिंग चक्रांनंतर बॅटरीच्या कॅथोडचे 3D चित्र पुन्हा तयार करण्यासाठी त्यांनी एक्स-रे टोमोग्राफी वापरली. त्यानंतर त्यांनी ही 3D चित्रे 2D स्लाइसच्या मालिकेत कापली आणि कण ओळखण्यासाठी संगणक दृष्टी पद्धती वापरल्या. लिन आणि लिऊ यांच्या व्यतिरिक्त, या अभ्यासात SSRL पोस्टडॉक्टरल संशोधक जिझौ ली, पर्ड्यू विद्यापीठाचे यांत्रिक अभियांत्रिकीचे प्राध्यापक केजे झाओ आणि पर्ड्यू विद्यापीठाचा पदवीधर विद्यार्थी निखिल शर्मा यांचा समावेश होता.

संशोधकांनी शेवटी 2,000 पेक्षा जास्त वैयक्तिक कण ओळखले, केवळ वैयक्तिक कण वैशिष्ट्ये जसे की आकार, आकार आणि पृष्ठभाग खडबडीतपणाची गणना केली नाही तर कण एकमेकांशी किती वेळा थेट संपर्कात होते आणि कणांचा आकार किती बदलला यासारख्या वैशिष्ट्यांची देखील गणना केली.

पुढे, त्यांनी प्रत्येक गुणधर्मामुळे कणांचे विघटन कसे होते ते पाहिले आणि असे आढळले की 10 चार्जिंग चक्रांनंतर, कण किती गोलाकार होते आणि कणांच्या आकारमानाचे पृष्ठभाग क्षेत्रफळ यासह सर्वात मोठे घटक वैयक्तिक कणांचे गुणधर्म होते. 50 चक्रांनंतर, तथापि, जोडणी आणि समूह गुणधर्मांमुळे कणांचे विघटन होते - जसे की दोन कण किती अंतरावर होते, आकार किती बदलला आणि अधिक लांबलचक सॉकर बॉल-आकाराच्या कणांमध्ये समान अभिमुखता होती का.

"कारण आता फक्त कण नाही तर कण-कण परस्परसंवाद आहे," लिऊ म्हणाले. हा शोध महत्त्वाचा आहे कारण याचा अर्थ उत्पादक या गुणधर्मांवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी तंत्र विकसित करू शकतात. उदाहरणार्थ, ते लांबलचक कणांना एकमेकांशी संरेखित करून चुंबकीय किंवा विद्युत क्षेत्रे वापरण्यास सक्षम असू शकतात, नवीनतम निष्कर्ष सूचित करतात की यामुळे बॅटरीचे आयुष्य वाढेल.”

लिन पुढे म्हणाले: “आम्ही जलद चार्जिंग आणि कमी तापमानाच्या परिस्थितीत ईव्ही बॅटरी कार्यक्षमतेने कसे कार्य करू शकतात यावर सखोल संशोधन करत आहोत. स्वस्त आणि अधिक मुबलक कच्चा माल वापरून बॅटरीचा खर्च कमी करू शकणाऱ्या नवीन साहित्याची रचना करण्याबरोबरच, आमची प्रयोगशाळा बॅटरीचे वर्तन समतोलपणापासून दूर समजून घेण्याचा सतत प्रयत्न करत आहे. आम्ही बॅटरी मटेरियल आणि कठोर वातावरणात त्यांचा प्रतिसाद अभ्यासण्यास सुरुवात केली आहे.”