Studimi gjen çelësin për përmirësimin e jetëgjatësisë së baterisë: Ndërveprimet midis grimcave

Sipas raporteve të mediave të huaja, Feng Lin, një profesor i asociuar në Departamentin e Kimisë në Kolegjin e Shkencave Teknike të Virxhinias, dhe ekipi i tij hulumtues zbuluan se prishja e hershme e baterisë duket se shkaktohet nga vetitë e grimcave individuale të elektrodës, por pas dhjetëra ngarkesave Pas lidhjes, mënyra se si ato grimca përshtaten së bashku është më e rëndësishme.

"Ky studim zbulon sekretet se si të projektohen dhe fabrikohen elektroda të baterive për jetëgjatësi të gjatë të ciklit të baterisë," tha Lin. Aktualisht, laboratori i Lin është duke punuar në ridizajnimin e elektrodave të baterive për të krijuar arkitekturë të elektrodave me karikim të shpejtë, me kosto më të ulët, jetë më të gjatë dhe miqësore me mjedisin.

0
Komentoni
mbledhin
si
teknologjisë
Studimi gjen çelësin për përmirësimin e jetëgjatësisë së baterisë: Ndërveprimet midis grimcave
GasgooLiu Liting5小时前
Sipas raporteve të mediave të huaja, Feng Lin, një profesor i asociuar në Departamentin e Kimisë në Kolegjin e Shkencave Teknike të Virxhinias, dhe ekipi i tij hulumtues zbuluan se prishja e hershme e baterisë duket se shkaktohet nga vetitë e grimcave individuale të elektrodës, por pas dhjetëra ngarkesave Pas lidhjes, mënyra se si ato grimca përshtaten së bashku është më e rëndësishme.

"Ky studim zbulon sekretet se si të projektohen dhe fabrikohen elektroda të baterive për jetëgjatësi të gjatë të ciklit të baterisë," tha Lin. Aktualisht, laboratori i Lin është duke punuar në ridizajnimin e elektrodave të baterive për të krijuar arkitekturë të elektrodave me karikim të shpejtë, me kosto më të ulët, jetë më të gjatë dhe miqësore me mjedisin.

Burimi i imazhit: Feng Lin

"Kur arkitektura e elektrodës lejon që çdo grimcë individuale t'i përgjigjet shpejt sinjaleve elektrike, ne do të kemi një kuti mjetesh të shkëlqyera për të ngarkuar me shpejtësi bateritë," tha Lin. “Ne jemi të entuziazmuar për të mundësuar të kuptuarit tonë për gjeneratën e ardhshme të baterive me karikim të shpejtë me kosto të ulët. ”

Hulumtimi u krye në bashkëpunim me Laboratorin Kombëtar të Përshpejtuesit SLAC të Departamentit të Energjisë të SHBA-së, Universitetin Purdue dhe Facilitetin Evropian të Rrezatimit Synchrotron. Zhengrui Xu dhe Dong Ho, bashkëpunëtorë të doktoraturës në laboratorin e Lin, janë gjithashtu bashkëautorë në letër, duke udhëhequr fabrikimin e elektrodave, fabrikimin e baterive dhe matjet e performancës së baterisë, si dhe duke ndihmuar me eksperimentet me rreze X dhe analizën e të dhënave.

"Blloqet bazë të ndërtimit janë këto grimca që përbëjnë elektrodat e baterive, por kur rriten, këto grimca ndërveprojnë me njëra-tjetrën," tha shkencëtari SLAC, Yijin Liu, një bashkëpunëtor në Burimin e Dritës së Rrezatimit Synchrotron Stanford (SSRL). "Nëse doni të bëni bateri më të mira, duhet të dini se si t'i bashkoni grimcat."

Si pjesë e studimit, Lin, Liu dhe kolegë të tjerë përdorën teknika të vizionit kompjuterik për të studiuar se si grimcat individuale që përbëjnë elektrodat e baterive të rikarikueshme shpërbëhen me kalimin e kohës. Qëllimi këtë herë është të studiohen jo vetëm grimcat individuale, por edhe mënyrat në të cilat ato punojnë së bashku për të zgjatur ose reduktuar jetëgjatësinë e baterisë. Qëllimi përfundimtar është të mësoni mënyra të reja për të zgjatur jetën e modeleve të baterive.

Si pjesë e studimit, ekipi studioi katodën e baterisë me rreze X. Ata përdorën tomografinë me rreze X për të rindërtuar një pamje 3D të katodës së baterisë pas cikleve të ndryshme të karikimit. Më pas ata i prenë këto fotografi 3D në një seri fetash 2D dhe përdorën metoda të vizionit kompjuterik për të identifikuar grimcat. Përveç Lin dhe Liu, studimi përfshiu studiuesin postdoktoral SSRL Jizhou Li, profesorin e inxhinierisë mekanike të Universitetit Purdue, Keije Zhao dhe studentin e diplomuar të Universitetit Purdue, Nikhil Sharma.

Studiuesit përfundimisht identifikuan më shumë se 2000 grimca individuale, duke llogaritur jo vetëm karakteristikat individuale të grimcave si madhësia, forma dhe vrazhdësia e sipërfaqes, por edhe veçori të tilla si sa shpesh grimcat ishin në kontakt të drejtpërdrejtë me njëra-tjetrën dhe sa grimcat ndryshuan formë.

Më pas, ata shikuan se si çdo veti shkaktoi prishjen e grimcave dhe zbuluan se pas 10 cikleve të ngarkimit, faktorët më të mëdhenj ishin vetitë e grimcave individuale, duke përfshirë sa sferike ishin grimcat dhe raporti i vëllimit të grimcave me sipërfaqen. Megjithatë, pas 50 cikleve, vetitë e çiftëzimit dhe grupit nxitën zbërthimin e grimcave - si p.sh. sa larg ishin dy grimcat, sa ndryshoi forma dhe nëse grimcat më të zgjatura në formë topi të futbollit kishin orientime të ngjashme.

“Arsyeja nuk është më vetëm vetë grimca, por ndërveprimi grimcë-grimcë”, tha Liu. Ky zbulim është i rëndësishëm sepse do të thotë që prodhuesit mund të zhvillojnë teknika për të kontrolluar këto veti. Për shembull, ata mund të jenë në gjendje të përdorin fusha magnetike ose elektrike Duke i vendosur grimcat e zgjatura me njëra-tjetrën, gjetjet e fundit sugjerojnë se kjo do të zgjasë jetën e baterisë.

Lin shtoi: “Ne kemi studiuar intensivisht se si t'i bëjmë bateritë EV të funksionojnë me efikasitet në kushte të karikimit të shpejtë dhe temperaturë të ulët. Përveç projektimit të materialeve të reja që mund të ulin kostot e baterisë duke përdorur lëndë të para më të lira dhe më të bollshme, laboratori ynë ka pasur gjithashtu një përpjekje të vazhdueshme për të kuptuar sjelljen e baterisë larg ekuilibrit. Ne kemi filluar të studiojmë materialet e baterive dhe reagimin e tyre ndaj mjediseve të vështira.”