Tadqiqot batareyaning ishlash muddatini yaxshilashning kalitini topdi: zarralar orasidagi o'zaro ta'sir

Xorijiy ommaviy axborot vositalarining xabarlariga ko'ra, Virjiniya texnologiya fanlar kolleji kimyo kafedrasi dotsenti Feng Lin va uning tadqiqot guruhi batareyaning erta parchalanishi alohida elektrod zarralari xususiyatlariga ko'ra, lekin o'nlab zaryadlardan keyin sodir bo'lishini aniqladi. Loopdan keyin bu zarralar qanday qilib bir-biriga mos kelishi muhimroq.

"Ushbu tadqiqot batareyaning uzoq ishlash muddati uchun batareya elektrodlarini loyihalash va ishlab chiqarish sirlarini ochib beradi", dedi Lin. Hozirda Lin laboratoriyasi tez zaryadlanuvchi, arzonroq, uzoq umr va ekologik toza elektrod arxitekturasini yaratish uchun akkumulyator elektrodlarini qayta loyihalash ustida ishlamoqda.

0
Izoh
yig'ish
kabi
texnologiya
Tadqiqot batareyaning ishlash muddatini yaxshilashning kalitini topdi: zarralar orasidagi o'zaro ta'sir
GasgooLiu Liting5díngìnéch
Xorijiy ommaviy axborot vositalarining xabarlariga ko'ra, Virjiniya texnologiya fanlar kolleji kimyo kafedrasi dotsenti Feng Lin va uning tadqiqot guruhi batareyaning erta parchalanishi alohida elektrod zarralari xususiyatlariga ko'ra, lekin o'nlab zaryadlardan keyin sodir bo'lishini aniqladi. Loopdan keyin bu zarralar qanday qilib bir-biriga mos kelishi muhimroq.

"Ushbu tadqiqot batareyaning uzoq ishlash muddati uchun batareya elektrodlarini loyihalash va ishlab chiqarish sirlarini ochib beradi", dedi Lin. Hozirda Lin laboratoriyasi tez zaryadlanuvchi, arzonroq, uzoq umr va ekologik toza elektrod arxitekturasini yaratish uchun akkumulyator elektrodlarini qayta loyihalash ustida ishlamoqda.

Rasm manbai: Feng Lin

"Elektrod arxitekturasi har bir alohida zarrachaga elektr signallariga tez javob berishga imkon berganda, biz batareyalarni tez zaryad qilish uchun ajoyib asboblar qutisiga ega bo'lamiz", dedi Lin. “Biz arzon narxlardagi tez zaryadlanuvchi akkumulyatorlarning keyingi avlodini tushunishimizga imkon berishdan xursandmiz. ”

Tadqiqot AQSh Energetika vazirligining SLAC milliy tezlatkich laboratoriyasi, Purdue universiteti va Yevropa sinxrotron nurlanish markazi bilan hamkorlikda o‘tkazildi. Zhengrui Xu va Dong Xo, Lin laboratoriyasining doktorlik dissertantlari, shuningdek, qog'ozning hammualliflari bo'lib, elektrod ishlab chiqarish, akkumulyator ishlab chiqarish va batareyaning ishlashini o'lchashda yetakchilik qiladi, rentgenologik tajribalar va ma'lumotlarni tahlil qilishda yordam beradi.

"Asosiy qurilish bloklari batareya elektrodlarini tashkil etuvchi bu zarralardir, lekin kattalashganda, bu zarralar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi", dedi SLAC olimi Yijin Liu, Stenford Sinxrotron radiatsiya yorug'lik manbasi (SSRL). "Agar siz yaxshiroq batareyalar yaratmoqchi bo'lsangiz, zarralarni qanday qilib birlashtirishni bilishingiz kerak."

Tadqiqotning bir qismi sifatida Lin, Liu va boshqa hamkasblar qayta zaryadlanuvchi batareyalar elektrodlarini tashkil etuvchi alohida zarrachalar vaqt o‘tishi bilan qanday parchalanishini o‘rganish uchun kompyuterda ko‘rish texnikasidan foydalanishdi. Bu safargi maqsad nafaqat alohida zarrachalarni, balki batareyaning ishlash muddatini uzaytirish yoki qisqartirish uchun birgalikda ishlash usullarini ham o‘rganishdir. Yakuniy maqsad batareya dizaynlarining ishlash muddatini uzaytirishning yangi usullarini o'rganishdir.

Tadqiqot doirasida jamoa akkumulyator katodini rentgen nurlari bilan o‘rgandi. Ular turli zaryadlash davrlaridan keyin akkumulyator katodining 3D tasvirini rekonstruksiya qilish uchun rentgen tomografiyasidan foydalanganlar. Keyin ular ushbu 3D rasmlarni bir qator 2D tilimlarga kesib tashlashdi va zarrachalarni aniqlash uchun kompyuterni ko'rish usullaridan foydalanishdi. Lin va Liu bilan bir qatorda, tadqiqotda SSRL postdoctoral tadqiqotchisi Jizhou Li, Purdue universitetining mashinasozlik professori Keyje Zhao va Purdue universiteti aspiranti Nikhil Sharma ham ishtirok etdi.

Oxir oqibat, tadqiqotchilar 2000 dan ortiq alohida zarrachalarni aniqladilar, ular nafaqat zarrachalarning o'lchami, shakli va sirt pürüzlülüğü kabi individual xususiyatlarini, balki zarralar qanchalik tez-tez bir-biri bilan bevosita aloqada bo'lganligi va zarrachalar shaklini qanchalik o'zgartirganligi kabi xususiyatlarni ham hisoblab chiqdilar.

Keyinchalik, ular har bir xususiyat zarrachalarning parchalanishiga qanday sabab bo'lganini ko'rib chiqdilar va 10 zaryadlanish tsiklidan so'ng eng katta omillar alohida zarrachalarning xususiyatlari, shu jumladan zarrachalarning sharsimonligi va zarracha hajmining sirt maydoniga nisbati ekanligini aniqladilar. Biroq, 50 tsikldan so'ng, juftlik va guruh xususiyatlari zarrachalarning parchalanishiga turtki bo'ldi, masalan, ikki zarrachaning bir-biridan qanchalik uzoqligi, shakli qanchalik o'zgarganligi va cho'zilgan futbol to'pi shaklidagi zarrachalar o'xshash yo'nalishga egami yoki yo'qmi.

"Sababi endi faqat zarrachaning o'zi emas, balki zarracha-zarracha o'zaro ta'siri", dedi Liu. Ushbu topilma muhim ahamiyatga ega, chunki bu ishlab chiqaruvchilar ushbu xususiyatlarni nazorat qilish usullarini ishlab chiqishlari mumkinligini anglatadi. Masalan, ular magnit yoki elektr maydonlaridan foydalanishlari mumkin. Cho'zilgan zarrachalarni bir-biriga moslashtirish, so'nggi topilmalar bu batareyaning ishlash muddatini uzaytirishini ko'rsatmoqda.

Lin qo'shimcha qildi: "Biz EV akkumulyatorlarini tez zaryadlash va past harorat sharoitida qanday qilib samarali ishlashini intensiv ravishda o'rgandik. Arzonroq va mo'l-ko'l xom ashyolardan foydalangan holda batareya xarajatlarini kamaytiradigan yangi materiallarni loyihalashdan tashqari, bizning laboratoriyamiz muvozanatdan uzoqda batareyaning harakatini tushunish uchun ham doimiy harakatlar olib borilmoqda. Biz akkumulyator materiallarini va ularning og‘ir muhitga ta’sirini o‘rganishni boshladik”.