Kajian mendapati kunci untuk meningkatkan hayat bateri: Interaksi antara zarah

Menurut laporan media asing, Feng Lin, seorang profesor bersekutu di Jabatan Kimia di Virginia Tech College of Science, dan pasukan penyelidiknya mendapati bahawa pereputan awal bateri nampaknya didorong oleh sifat zarah elektrod individu, tetapi selepas berpuluh-puluh caj Selepas gelung, cara zarah-zarah tersebut sesuai bersama adalah lebih penting.

"Kajian ini mendedahkan rahsia bagaimana mereka bentuk dan membuat elektrod bateri untuk hayat kitaran bateri yang panjang," kata Lin. Pada masa ini, makmal Lin sedang mengusahakan reka bentuk semula elektrod bateri untuk mencipta seni bina elektrod pengecasan pantas, kos lebih rendah, hayat lebih lama dan mesra alam.

0
Komen
mengumpul
suka
teknologi
Kajian mendapati kunci untuk meningkatkan hayat bateri: Interaksi antara zarah
GasgooLiu Liting5小时前
Menurut laporan media asing, Feng Lin, seorang profesor bersekutu di Jabatan Kimia di Virginia Tech College of Science, dan pasukan penyelidiknya mendapati bahawa pereputan awal bateri nampaknya didorong oleh sifat zarah elektrod individu, tetapi selepas berpuluh-puluh caj Selepas gelung, cara zarah-zarah tersebut sesuai bersama adalah lebih penting.

"Kajian ini mendedahkan rahsia bagaimana mereka bentuk dan membuat elektrod bateri untuk hayat kitaran bateri yang panjang," kata Lin. Pada masa ini, makmal Lin sedang mengusahakan reka bentuk semula elektrod bateri untuk mencipta seni bina elektrod pengecasan pantas, kos lebih rendah, hayat lebih lama dan mesra alam.

Sumber imej: Feng Lin

"Apabila seni bina elektrod membolehkan setiap zarah individu bertindak balas dengan cepat kepada isyarat elektrik, kami akan mempunyai kotak alat yang hebat untuk mengecas bateri dengan pantas," kata Lin. “Kami teruja untuk membolehkan pemahaman kami tentang generasi akan datang bagi bateri pengecasan pantas kos rendah. ”

Penyelidikan itu dijalankan dengan kerjasama Makmal Pemecut Kebangsaan SLAC Jabatan Tenaga AS, Universiti Purdue dan Kemudahan Sinaran Synchrotron Eropah. Zhengrui Xu dan Dong Ho, rakan pasca doktoral di makmal Lin, juga merupakan pengarang bersama di atas kertas itu, mengetuai fabrikasi elektrod, fabrikasi bateri dan pengukuran prestasi bateri, serta membantu dengan eksperimen sinar-X dan analisis data.

"Blok binaan asas ialah zarah-zarah ini yang membentuk elektrod bateri, tetapi apabila ditingkatkan, zarah-zarah ini berinteraksi antara satu sama lain," kata saintis SLAC Yijin Liu, seorang felo di Sumber Cahaya Sinaran Stanford Synchrotron (SSRL). "Jika anda ingin membuat bateri yang lebih baik, anda perlu Tahu cara menyusun zarah."

Sebagai sebahagian daripada kajian, Lin, Liu dan rakan sekerja lain menggunakan teknik penglihatan komputer untuk mengkaji bagaimana zarah individu yang membentuk elektrod bateri boleh dicas semula rosak dari semasa ke semasa. Matlamat kali ini adalah untuk mengkaji bukan sahaja zarah individu, tetapi juga cara ia bekerjasama untuk memanjangkan atau mengurangkan hayat bateri. Matlamat utama adalah untuk mempelajari cara baharu untuk memanjangkan hayat reka bentuk bateri.

Sebagai sebahagian daripada kajian, pasukan mengkaji katod bateri dengan sinar-X. Mereka menggunakan tomografi sinar-X untuk membina semula gambar 3D katod bateri selepas kitaran pengecasan yang berbeza. Mereka kemudian memotong gambar 3D ini menjadi satu siri kepingan 2D dan menggunakan kaedah penglihatan komputer untuk mengenal pasti zarah. Sebagai tambahan kepada Lin dan Liu, kajian itu termasuk penyelidik pasca doktoral SSRL Jizhou Li, profesor kejuruteraan mekanikal Universiti Purdue Keije Zhao, dan pelajar siswazah Universiti Purdue Nikhil Sharma.

Para penyelidik akhirnya mengenal pasti lebih daripada 2,000 zarah individu, mengira bukan sahaja ciri zarah individu seperti saiz, bentuk, dan kekasaran permukaan, tetapi juga ciri seperti kekerapan zarah bersentuhan langsung antara satu sama lain dan berapa banyak zarah berubah bentuk.

Seterusnya, mereka melihat bagaimana setiap sifat menyebabkan zarah terurai, dan mendapati bahawa selepas 10 kitaran pengecasan, faktor terbesar adalah sifat zarah individu, termasuk betapa sfera zarah dan nisbah isipadu zarah kepada luas permukaan. Walau bagaimanapun, selepas 50 kitaran, sifat berpasangan dan kumpulan mendorong penguraian zarah—seperti jarak antara kedua-dua zarah, berapa banyak bentuk berubah dan sama ada zarah berbentuk bola sepak yang lebih memanjang mempunyai orientasi yang serupa.

"Sebabnya bukan lagi hanya zarah itu sendiri, tetapi interaksi zarah-zarah," kata Liu. Penemuan ini penting kerana ini bermakna pengeluar boleh membangunkan teknik untuk mengawal hartanah ini. Sebagai contoh, mereka mungkin boleh menggunakan medan magnet atau elektrik. Menjajarkan zarah yang memanjang antara satu sama lain, penemuan terkini mencadangkan bahawa ini akan memanjangkan hayat bateri."

Lin menambah: “Kami telah menyelidik secara intensif cara membuat bateri EV berfungsi dengan cekap di bawah pengecasan pantas dan keadaan suhu rendah. Di samping mereka bentuk bahan baharu yang boleh mengurangkan kos bateri dengan menggunakan bahan mentah yang lebih murah dan lebih banyak, makmal kami Terdapat juga usaha berterusan untuk memahami tingkah laku bateri yang jauh dari keseimbangan. Kami telah mula mengkaji bahan bateri dan tindak balasnya terhadap persekitaran yang keras.”