Nahanap ng pag-aaral ang susi sa pagpapabuti ng buhay ng baterya: Mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle

Ayon sa mga ulat ng dayuhang media, si Feng Lin, isang associate professor sa Department of Chemistry sa Virginia Tech College of Science, at ang kanyang research team ay natagpuan na ang maagang pagkabulok ng baterya ay lumilitaw na hinihimok ng mga katangian ng mga indibidwal na electrode particle, ngunit pagkatapos ng dose-dosenang mga singil Pagkatapos ng pag-loop, kung paano magkasya ang mga particle na iyon ay mas mahalaga.

"Ang pag-aaral na ito ay nagpapakita ng mga lihim kung paano magdisenyo at gumawa ng mga electrodes ng baterya para sa mahabang buhay ng ikot ng baterya," sabi ni Lin. Sa kasalukuyan, ang lab ni Lin ay nagtatrabaho sa muling pagdidisenyo ng mga electrodes ng baterya upang lumikha ng mabilis na pag-charge, mas mura, Mas mahabang buhay at environment friendly na arkitektura ng electrode.

0
Magkomento
mangolekta
parang
teknolohiya
Nahanap ng pag-aaral ang susi sa pagpapabuti ng buhay ng baterya: Mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle
GasgooLiu Liting5小时前
Ayon sa mga ulat ng dayuhang media, si Feng Lin, isang associate professor sa Department of Chemistry sa Virginia Tech College of Science, at ang kanyang research team ay natagpuan na ang maagang pagkabulok ng baterya ay lumilitaw na hinihimok ng mga katangian ng mga indibidwal na electrode particle, ngunit pagkatapos ng dose-dosenang mga singil Pagkatapos ng pag-loop, kung paano magkasya ang mga particle na iyon ay mas mahalaga.

"Ang pag-aaral na ito ay nagpapakita ng mga lihim kung paano magdisenyo at gumawa ng mga electrodes ng baterya para sa mahabang buhay ng ikot ng baterya," sabi ni Lin. Sa kasalukuyan, ang lab ni Lin ay nagtatrabaho sa muling pagdidisenyo ng mga electrodes ng baterya upang lumikha ng mabilis na pag-charge, mas mura, Mas mahabang buhay at environment friendly na arkitektura ng electrode.

Pinagmulan ng larawan: Feng Lin

"Kapag pinahihintulutan ng arkitektura ng elektrod ang bawat indibidwal na particle na mabilis na tumugon sa mga de-koryenteng signal, magkakaroon tayo ng isang mahusay na toolbox upang mabilis na mag-charge ng mga baterya," sabi ni Lin. "Kami ay nasasabik na paganahin ang aming pag-unawa sa susunod na henerasyon ng mga murang mabilis na nagcha-charge na mga baterya. ”

Ang pananaliksik ay isinagawa sa pakikipagtulungan sa SLAC National Accelerator Laboratory ng US Department of Energy, Purdue University at ang European Synchrotron Radiation Facility. Sina Zhengrui Xu at Dong Ho, mga postdoctoral fellow sa lab ni Lin, ay kapwa may-akda din sa papel, nangunguna sa paggawa ng electrode, paggawa ng baterya, at mga sukat ng pagganap ng baterya, at tumutulong sa mga eksperimento sa X-ray at pagsusuri ng data.

"Ang mga pangunahing bloke ng gusali ay ang mga particle na ito na bumubuo ng mga electrodes ng baterya, ngunit kapag pinalaki, ang mga particle na ito ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa," sabi ng SLAC scientist na si Yijin Liu, isang fellow sa Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL). "Kung gusto mong gumawa ng mas mahusay na mga baterya, kailangan mong Malaman kung paano pagsamahin ang mga particle."

Bilang bahagi ng pag-aaral, gumamit sina Lin, Liu at iba pang mga kasamahan ng mga diskarte sa computer vision upang pag-aralan kung paano nasira ang mga indibidwal na particle na bumubuo sa mga electrodes ng mga rechargeable na baterya sa paglipas ng panahon. Ang layunin sa pagkakataong ito ay pag-aralan hindi lamang ang mga indibidwal na particle, kundi pati na rin ang mga paraan kung saan nagtutulungan ang mga ito upang palawigin o bawasan ang buhay ng baterya. Ang pinakalayunin ay ang matuto ng mga bagong paraan para mapahaba ang buhay ng mga disenyo ng baterya.

Bilang bahagi ng pag-aaral, pinag-aralan ng team ang battery cathode na may X-ray. Gumamit sila ng X-ray tomography upang buuin muli ang isang 3D na larawan ng cathode ng baterya pagkatapos ng iba't ibang cycle ng pag-charge. Pagkatapos ay pinutol nila ang mga 3D na larawang ito sa isang serye ng mga 2D na hiwa at gumamit ng mga pamamaraan ng computer vision upang matukoy ang mga particle. Bilang karagdagan kina Lin at Liu, kasama sa pag-aaral ang SSRL postdoctoral researcher na si Jizhou Li, ang propesor ng mechanical engineering ng Purdue University na si Keije Zhao, at ang nagtapos na estudyante ng Purdue University na si Nikhil Sharma.

Ang mga mananaliksik sa huli ay nakilala ang higit sa 2,000 indibidwal na mga particle, na kinakalkula hindi lamang ang mga indibidwal na katangian ng particle tulad ng laki, hugis, at pagkamagaspang sa ibabaw, ngunit pati na rin ang mga tampok tulad ng kung gaano kadalas ang mga particle ay direktang nakikipag-ugnayan sa isa't isa at kung gaano nagbago ang hugis ng mga particle.

Susunod, tiningnan nila kung paano naging sanhi ng pagkasira ng mga particle ang bawat pag-aari, at nalaman na pagkatapos ng 10 cycle ng pag-charge, ang pinakamalaking salik ay ang mga katangian ng indibidwal na mga particle, kabilang ang kung gaano kabilog ang mga particle at ang ratio ng volume ng particle sa surface area. Pagkatapos ng 50 cycle, gayunpaman, ang pagpapares at mga katangian ng grupo ang nagtulak sa pagkabulok ng particle—gaya ng kung gaano kalayo ang pagitan ng dalawang particle, gaano nagbago ang hugis, at kung ang mas pinahabang mga particle na hugis bola ng soccer ay may magkatulad na oryentasyon.

"Ang dahilan ay hindi na ang particle mismo, kundi ang particle-particle interaction," sabi ni Liu. Ang paghahanap na ito ay mahalaga dahil nangangahulugan ito na ang mga tagagawa ay maaaring bumuo ng mga diskarte upang kontrolin ang mga katangiang ito. Halimbawa, maaari silang gumamit ng mga magnetic o electric field Sa pag-align ng mga pahabang particle sa isa't isa, iminumungkahi ng pinakabagong mga natuklasan na ito ay magpapahaba ng buhay ng baterya."

Idinagdag ni Lin: "Kami ay masinsinang nagsasaliksik kung paano gawing epektibo ang mga baterya ng EV sa ilalim ng mabilis na pag-charge at mababang mga kondisyon ng temperatura. Bilang karagdagan sa pagdidisenyo ng mga bagong materyales na makakabawas sa mga gastos sa baterya sa pamamagitan ng paggamit ng mas mura at mas maraming hilaw na materyales, ang aming laboratoryo Nagkaroon din ng patuloy na pagsisikap na maunawaan ang gawi ng baterya na malayo sa ekwilibriyo. Sinimulan naming pag-aralan ang mga materyales sa baterya at ang kanilang tugon sa malupit na kapaligiran."