Energia biltegiratzeko teknologia garbiak eta eraginkorrak ezinbestekoak dira energia berriztagarrien azpiegitura bat ezartzeko.Litio-ioizko bateriak nagusi dira dagoeneko gailu elektroniko pertsonaletan, eta sare-mailako biltegiratze fidagarrietarako eta ibilgailu elektrikoetarako hautagai itxaropentsuak dira.Hala ere, garapen gehiago behar da haien karga-tasak eta bizitza erabilgarria hobetzeko.
Kargatze azkarrago eta iraupen luzeagoko bateriak garatzen laguntzeko, zientzialariek bateria eragile baten barruan gertatzen diren prozesuak ulertu behar dituzte, bateriaren errendimenduaren mugak identifikatzeko.Gaur egun, bateria aktiboen materialak funtzionatzen duten heinean bistaratzeko teknika sinkronoizko X izpien edo mikroskopio elektronikoaren teknika sofistikatuak behar dira, zailak eta garestiak izan daitezkeenak, eta askotan ezin dira irudikatu behar adina azkar kargatzen diren elektrodoen materialetan gertatzen diren aldaketa azkarrak harrapatzeko.Ondorioz, partikula aktibo indibidualen luzera-eskalan eta komertzialki garrantzitsuak diren karga azkarreko tasetan ioien dinamikak ikertu gabe jarraitzen du.
Cambridgeko Unibertsitateko ikertzaileek arazo hori gainditu dute kostu baxuko laborategian oinarritutako mikroskopia optikoko teknika bat garatuz, litio-ioizko bateriak aztertzeko.Nb14W3O44 partikula indibidualak aztertu zituzten, hau da, kargatze azkarreneko anodo materialen artean dagoena.Ikusgarria den argia beirazko leiho txiki baten bidez bidaltzen da bateriara, eta ikertzaileek partikula aktiboen prozesu dinamikoa denbora errealean ikusi ahal izango dute orekarik gabeko baldintza errealistetan.Honek partikula aktibo indibidualetan zehar mugitzen ziren litio-kontzentrazio-gradienteak agerian utzi zituen, eta horrek partikula batzuk haustura eragin zituen barneko tentsioa eragin zuen.Partikulen haustura baterien arazoa da, zatien deskonexio elektrikoa ekar dezakeelako, bateriaren biltegiratze ahalmena murriztuz."Horrelako gertaera espontaneoek eragin larriak dituzte baterian, baina orain arte ezin ziren inoiz denbora errealean behatu", dio Christoph Schnedermann doktoreak, Cambridgeko Cavendish Laborategiko egilekideak.
Mikroskopia optikoaren teknikaren errendimendu handiko gaitasunei esker, ikertzaileek partikula-populazio handi bat aztertzeko aukera izan zuten, eta agerian utzi zuten partikulen pitzadura ohikoagoa dela delitio-tasa handiagoarekin eta partikula luzeagoetan."Aurkikuntza hauek zuzenean aplika daitezkeen diseinu-printzipioak eskaintzen dituzte material-klase honetan partikulen haustura eta ahalmenaren desagerpena murrizteko", dio Alice Merryweather lehen egileak, Cambridgeko Cavendish Laborategi eta Kimika Saileko doktoregaiak.
Aurrerantzean, metodologiaren abantail nagusiek, besteak beste, datuen eskuratze azkarra, partikula bakarreko bereizmena eta errendimendu handiko gaitasunak, bateriek huts egiten dutenean zer gertatzen den eta nola saihestu jakiteko aukera emango dute.Teknika baterien ia edozein material mota aztertzeko aplika daiteke, hurrengo belaunaldiko baterien garapenean puzzlearen pieza garrantzitsua bihurtuz.
Argitalpenaren ordua: 2022-09-17