Mae technolegau storio ynni glân ac effeithlon yn hanfodol i sefydlu seilwaith ynni adnewyddadwy.Mae batris lithiwm-ion eisoes yn dominyddu mewn dyfeisiau electronig personol, ac maent yn ymgeiswyr addawol ar gyfer storio dibynadwy ar lefel grid a cherbydau trydan.Fodd bynnag, mae angen datblygiad pellach i wella eu cyfraddau codi tâl a'u hoes defnyddiadwy.
Er mwyn helpu i ddatblygu batris o'r fath sy'n codi tâl yn gyflymach ac yn para'n hirach, mae angen i wyddonwyr allu deall y prosesau sy'n digwydd y tu mewn i fatri gweithredu, er mwyn nodi'r cyfyngiadau ar berfformiad batri.Ar hyn o bryd, mae delweddu'r deunyddiau batri gweithredol wrth iddynt weithio yn gofyn am dechnegau pelydr-X synchrotron soffistigedig neu ficrosgopeg electron, a all fod yn anodd ac yn ddrud, ac yn aml ni allant ddelwedd yn ddigon cyflym i ddal y newidiadau cyflym sy'n digwydd mewn deunyddiau electrod sy'n codi tâl cyflym.O ganlyniad, mae deinameg ïon ar raddfa hyd gronynnau gweithredol unigol ac ar gyfraddau gwefru cyflym sy'n fasnachol-berthnasol yn parhau i fod heb eu harchwilio i raddau helaeth.
Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Caergrawnt wedi goresgyn y broblem hon trwy ddatblygu techneg microsgopeg optegol cost isel yn y labordy i astudio batris lithiwm-ion.Fe wnaethant archwilio gronynnau unigol o Nb14W3O44, sydd ymhlith y deunyddiau anod gwefru cyflymaf hyd yn hyn.Anfonir golau gweladwy i'r batri trwy ffenestr wydr fach, gan ganiatáu i'r ymchwilwyr wylio'r broses ddeinamig o fewn y gronynnau gweithredol, mewn amser real, o dan amodau realistig nad ydynt yn gydbwysedd.Datgelodd hyn raddiannau crynodiad lithiwm blaen tebyg i symud trwy'r gronynnau gweithredol unigol, gan arwain at straen mewnol a achosodd i rai gronynnau dorri.Mae toriad gronynnau yn broblem i batris, oherwydd gall arwain at ddatgysylltu'r darnau trydanol, gan leihau cynhwysedd storio'r batri.“Mae gan ddigwyddiadau digymell o’r fath oblygiadau difrifol i’r batri, ond ni ellid byth eu harsylwi mewn amser real cyn nawr,” meddai’r cyd-awdur Dr Christoph Schnedermann, o Labordy Cavendish Caergrawnt.
Roedd galluoedd trwybwn uchel y dechneg microsgopeg optegol yn galluogi'r ymchwilwyr i ddadansoddi poblogaeth fawr o ronynnau, gan ddatgelu bod cracio gronynnau yn fwy cyffredin gyda chyfraddau uwch o ddadnithiad ac mewn gronynnau hirach.“Mae’r canfyddiadau hyn yn darparu egwyddorion dylunio sy’n uniongyrchol berthnasol i leihau hollt gronynnau a phylu cynhwysedd yn y dosbarth hwn o ddeunyddiau” meddai’r awdur cyntaf Alice Merryweather, ymgeisydd PhD yn Adran Labordy ac Cemeg Cavendish Caergrawnt.
Wrth symud ymlaen, bydd manteision allweddol y fethodoleg - gan gynnwys caffael data cyflym, cydraniad gronynnau sengl, a galluoedd trwybwn uchel - yn galluogi archwiliad pellach o'r hyn sy'n digwydd pan fydd batris yn methu a sut i'w atal.Gellir defnyddio'r dechneg i astudio bron unrhyw fath o ddeunydd batri, gan ei wneud yn ddarn pwysig o'r pos yn natblygiad batris cenhedlaeth nesaf.
Amser post: Medi-17-2022