Таза жана эффективдүү энергияны сактоо технологиялары кайра жаралуучу энергиянын инфраструктурасын түзүү үчүн абдан маанилүү.Литий-иондук батарейкалар жеке электрондук түзмөктөрдө үстөмдүк кылып, ишенимдүү тармактык деңгээлдеги сактоо жана электр унаалары үчүн келечектүү талапкерлер болуп саналат.Бирок, алардын кубаттоо ылдамдыгын жана колдонуу мөөнөтүн жакшыртуу үчүн андан ары өнүктүрүү керек.
Мындай тез кубатталган жана узак мөөнөттүү батарейкаларды иштеп чыгууга жардам берүү үчүн, окумуштуулар иштеп жаткан батареянын ичинде болуп жаткан процесстерди түшүнүп, батареянын иштөөсүнө чектөөлөрдү аныктоого жөндөмдүү болушу керек.Учурда жигердүү батареянын материалдарын алар иштеп жатканда элестетүү татаал жана кымбат болушу мүмкүн болгон татаал синхротрондук рентген же электрондук микроскопия ыкмаларын талап кылат жана көп учурда тез кубатталчу электрод материалдарында болуп жаткан тез өзгөрүүлөрдү чагылдыруу үчүн тез эле сүрөт тарта албайт.Натыйжада, жеке активдүү бөлүкчөлөрдүн узундугу боюнча ион динамикасы жана коммерциялык жактан актуалдуу тез заряддоо ылдамдыгы негизинен изилденбеген бойдон калууда.
Кембридж университетинин изилдөөчүлөрү литий-иондук батарейкаларды изилдөө үчүн арзан баадагы лабораториялык оптикалык микроскопия ыкмасын иштеп чыгуу менен бул көйгөйдү жеңди.Алар Nb14W3O44 жеке бөлүкчөлөрүн карап чыгышты, бул бүгүнкү күндө эң тез заряддалуучу анод материалдарынын бири.Көрүнүүчү жарык батареяга кичинекей айнек терезе аркылуу жөнөтүлөт, бул изилдөөчүлөргө реалдуу убакыт режиминде, реалдуу тең салмактуу эмес шарттарда активдүү бөлүкчөлөрдүн ичиндеги динамикалык процессти көрүүгө мүмкүндүк берет.Бул жеке активдүү бөлүкчөлөр аркылуу жылып жаткан алдыңкы сымал литий-концентрация градиенттерин ачып, натыйжада ички чыңалуу пайда болуп, кээ бир бөлүкчөлөрдүн сынышына себеп болгон.Бөлүкчөлөрдүн сынышы батарейкалар үчүн көйгөй болуп саналат, анткени ал фрагменттердин электрдик ажыратылышына алып келип, батареянын сактоо сыйымдуулугун азайтат.Кембридждеги Кавендиш лабораториясынын авторлорунун бири, доктор Кристоф Шнедерманн: «Мындай стихиялуу окуялар батареяга олуттуу таасир этет, бирок буга чейин эч качан реалдуу убакытта байкалган эмес», - дейт.
Оптикалык микроскопия техникасынын жогорку өтүмдүү мүмкүнчүлүктөрү изилдөөчүлөргө бөлүкчөлөрдүн чоң популяциясын анализдөөгө мүмкүндүк берди, бул бөлүкчөлөрдүн крекинги делитийациянын жогорку ылдамдыгы менен жана узунураак бөлүкчөлөр менен көбүрөөк кездешет.Кембридждеги Кавендиш лабораториясынын жана химия бөлүмүнүн кандидаты Элис Мерривезердин биринчи автору: "Бул табылгалар бөлүкчөлөрдүн сынышын жана бул класстагы материалдардын сыйымдуулугунун жоголушун азайтуу үчүн түз колдонулуучу долбоорлоо принциптерин камсыз кылат" дейт.
Алдыга карай, методологиянын негизги артыкчылыктары, анын ичинде маалыматтарды тез алуу, бир бөлүкчөлөрдүн чечүүчүлүгү жана жогорку өткөрүү жөндөмдүүлүгү - батарейкалар иштебей калганда эмне болорун жана анын алдын алуу жолдорун изилдөөгө мүмкүндүк берет.Техниканы батарейканын материалынын дээрлик бардык түрүн изилдөө үчүн колдонсо болот, бул аны кийинки муундагы батарейкаларды иштеп чыгууда табышмактын маанилүү бөлүгүнө айландырат.
Посттун убактысы: 2022-жылдын 17-сентябрына чейин