Skjinne en effisjinte technologyen foar enerzjyopslach binne essensjeel foar it oprjochtsjen fan in ynfrastruktuer foar duorsume enerzjy.Lithium-ion-batterijen binne al dominant yn persoanlike elektroanyske apparaten, en binne kânsrike kandidaten foar betroubere opslach op rasternivo en elektryske auto's.Fierdere ûntwikkeling is lykwols nedich om har oplaadsifers en brûkbere libbenstiden te ferbetterjen.
Om de ûntwikkeling fan sokke rapper opladen en langer duorjende batterijen te helpen, moatte wittenskippers de prosessen kinne begripe dy't binnen in operearjende batterij foarkomme, om de beheiningen foar batterijprestaasjes te identifisearjen.Op it stuit, fisualisearjen fan de aktive batterij materialen as se wurkje ferfine synchrotron X-ray of elektroanen mikroskopy techniken, dat kin wêze lestich en djoer, en faak kin net ôfbylde fluch genôch te fangen de flugge feroarings dy't foarkomme yn fluch-opladen elektrodes materialen.As gefolch bliuwt de iondynamyk op 'e lingteskaal fan yndividuele aktive dieltsjes en by kommersjeel-relevante snelladingsraten foar in grut part net ûndersocht.
Undersikers oan 'e Universiteit fan Cambridge hawwe dit probleem oerwûn troch it ûntwikkeljen fan in goedkeap lab-basearre optyske mikroskopytechnyk om lithium-ion-batterijen te studearjen.Se ûndersochten yndividuele dieltsjes fan Nb14W3O44, dat is ien fan 'e rapste opladen anodematerialen oant no ta.Sichtber ljocht wurdt yn 'e batterij stjoerd troch in lyts glêzen finster, wêrtroch't de ûndersikers it dynamyske proses binnen de aktive dieltsjes kinne besjen, yn echte tiid, ûnder realistyske net-lykwichtige omstannichheden.Dit iepenbiere front-like lithium-konsintraasjegradiënten dy't troch de yndividuele aktive dieltsjes bewegen, wat resultearre yn ynterne spanning dy't feroarsake dat guon dieltsjes brekke.Partikelfraktuer is in probleem foar batterijen, om't it kin liede ta elektryske ûntbining fan 'e fragminten, wat de opslachkapasiteit fan' e batterij ferminderje."Sokke spontane eveneminten hawwe serieuze gefolgen foar de batterij, mar koenen nea earder yn realtime wurde waarnommen," seit mei-auteur Dr Christoph Schnedermann, fan Cambridge's Cavendish Laboratory.
De kapasiteiten mei hege trochfier fan 'e optyske mikroskopytechnyk stelden de ûndersikers yn steat om in grutte populaasje fan dieltsjes te analysearjen, wat bliken docht dat dieltsjekreakjen faker is mei hegere tariven fan delithiaasje en yn langere dieltsjes."Dizze befinings jouwe direkt tapastlike ûntwerpprinsipes om dieltsjefraktuer en kapasiteitsfade te ferminderjen yn dizze klasse fan materialen" seit earste auteur Alice Merryweather, in PhD-kandidaat by Cambridge's Cavendish Laboratory and Chemistry Department.
Troch foarút geane, sille de wichtichste foardielen fan 'e metodyk - ynklusyf de rappe gegevenswinning, resolúsje fan ien dieltsje, en mooglikheden mei hege trochset - fierdere ferkenning ynskeakelje fan wat bart as batterijen mislearje en hoe't it kin foarkomme.De technyk kin tapast wurde om hast alle soarten batterijmateriaal te studearjen, wêrtroch it in wichtich puzelstik is yn 'e ûntwikkeling fan batterijen fan folgjende generaasje.
Post tiid: Sep-17-2022