Usa ka teknik sa paggiya sa pagpalambo sa mas paspas ug mas dugay nga sunod-sunod nga henerasyon nga mga baterya

Ang limpyo ug episyente nga mga teknolohiya sa pagtipig sa enerhiya hinungdanon sa pag-establisar sa usa ka nabag-o nga imprastraktura sa enerhiya.Ang mga baterya nga lithium-ion kay dominante na sa personal nga mga electronic device, ug nagsaad nga mga kandidato alang sa kasaligan nga grid-level storage ug electric vehicles.Bisan pa, gikinahanglan ang dugang nga pag-uswag aron mapauswag ang ilang mga rate sa pagsingil ug magamit nga mga kinabuhi.

Aron matabangan ang pag-uswag sa ingon nga mas paspas nga pag-charge ug mas dugay nga mga baterya, kinahanglan nga masabtan sa mga siyentipiko ang mga proseso nga nahitabo sa sulod sa usa ka operating battery, aron mahibal-an ang mga limitasyon sa performance sa baterya.Sa pagkakaron, ang paghanduraw sa aktibo nga mga materyales sa baterya samtang sila nagtrabaho nanginahanglan ug sopistikado nga synchrotron X-ray o electron microscopy nga mga teknik, nga mahimong lisod ug mahal, ug sa kasagaran dili igo nga hulagway aron makuha ang paspas nga mga pagbag-o nga nahitabo sa paspas nga pag-charge sa mga materyales sa electrode.Ingon usa ka sangputanan, ang dinamika sa ion sa gitas-on nga sukod sa indibidwal nga aktibo nga mga partikulo ug sa mga rate sa paspas nga pagsingil nga may kalabotan sa komersyo nagpabilin nga wala mahibal-an.

Ang mga tigdukiduki sa Unibersidad sa Cambridge nakabuntog niini nga problema pinaagi sa pagpalambo sa usa ka ubos nga gasto nga lab-based nga optical microscopy nga teknik sa pagtuon sa lithium-ion nga mga baterya.Gisusi nila ang indibidwal nga mga partikulo sa Nb14W3O44, nga usa sa labing paspas nga pag-charge sa anode nga mga materyales hangtod karon.Ang makita nga kahayag gipadala ngadto sa baterya pinaagi sa gamay nga bildo nga bintana, nga nagtugot sa mga tigdukiduki sa pagtan-aw sa dinamikong proseso sulod sa aktibong mga partikulo, sa tinuod nga panahon, ubos sa realistiko nga dili balanse nga mga kondisyon.Kini nagpadayag sa atubangan nga sama sa lithium-konsentrasyon gradients nga naglihok pinaagi sa indibidwal nga aktibo nga mga partikulo, nga miresulta sa internal nga strain nga hinungdan sa pipila ka mga partikulo sa pagkabali.Ang pagkabali sa partikulo usa ka problema sa mga baterya, tungod kay kini mahimong mosangpot sa pagkaputol sa elektrisidad sa mga tipik, nga makapakunhod sa kapasidad sa pagtipig sa baterya."Ang ingon nga kusog nga mga panghitabo adunay grabe nga mga implikasyon alang sa baterya, apan dili gyud maobserbahan sa tinuud nga oras sa wala pa karon," ingon ang co-author nga si Dr Christoph Schnedermann, gikan sa Cavendish Laboratory sa Cambridge.

Ang high-throughput nga kapabilidad sa optical microscopy technique nakapahimo sa mga tigdukiduki sa pag-analisar sa usa ka dako nga populasyon sa mga partikulo, nga nagpadayag nga ang particle cracking mas komon sa mas taas nga rate sa delithiation ug sa mas taas nga mga partikulo."Kini nga mga nahibal-an naghatag direkta nga magamit nga mga prinsipyo sa disenyo aron makunhuran ang pagkabali sa partikulo ug ang kapasidad nga mawala sa kini nga klase sa mga materyales" ingon ang una nga awtor nga si Alice Merryweather, usa ka kandidato sa PhD sa Cavendish Laboratory and Chemistry Department sa Cambridge.

Sa unahan, ang yawe nga mga bentaha sa pamaagi - lakip ang paspas nga pagkuha sa datos, resolusyon sa single-particle, ug taas nga kapasidad sa throughput - makahimo sa dugang nga pagsuhid kung unsa ang mahitabo kung mapakyas ang mga baterya ug kung giunsa kini mapugngan.Ang teknik mahimong magamit sa pagtuon sa halos bisan unsang matang sa materyal nga baterya, nga naghimo niini nga usa ka importante nga piraso sa puzzle sa pagpalambo sa sunod nga henerasyon nga mga baterya.