Цэвэр, үр ашигтай эрчим хүч хадгалах технологи нь сэргээгдэх эрчим хүчний дэд бүтцийг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай.Лити-ион батерейнууд нь хувийн электрон төхөөрөмжүүдэд аль хэдийн давамгайлж байгаа бөгөөд найдвартай сүлжээний түвшний хадгалалт, цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд ирээдүйтэй нэр дэвшигчид юм.Гэсэн хэдий ч тэдний цэнэглэх хэмжээ, ашиглалтын хугацааг сайжруулахын тулд цаашид хөгжүүлэх шаардлагатай байна.
Ийм хурдан цэнэглэгддэг, удаан эдэлгээтэй батерейг хөгжүүлэхэд туслахын тулд эрдэмтэд ажиллаж байгаа батерейны доторх процессыг ойлгож, батерейны гүйцэтгэлд ямар хязгаарлалт байгааг олж мэдэх хэрэгтэй.Одоогийн байдлаар идэвхтэй батерейны материалыг ажиллаж байх үед нь дүрслэн харуулах нь синхротрон рентген эсвэл электрон микроскопийн нарийн төвөгтэй арга техникийг шаарддаг бөгөөд энэ нь хэцүү бөгөөд үнэтэй байж болох бөгөөд ихэвчлэн хурдан цэнэглэгддэг электродын материалын хурдацтай өөрчлөлтийг олж авахад хангалттай хурдан зураг авах боломжгүй байдаг.Үүний үр дүнд бие даасан идэвхтэй тоосонцоруудын уртын масштаб болон арилжааны хувьд хурдан цэнэглэх хурдны ионы динамикийг судлаагүй хэвээр байна.
Кембрижийн их сургуулийн судлаачид лити-ион батерейг судлах хямд өртөгтэй лабораторид суурилсан оптик микроскопийн техникийг хөгжүүлснээр энэ асуудлыг даван туулсан байна.Тэд Nb14W3O44-ийн бие даасан хэсгүүдийг судалж үзсэн бөгөөд энэ нь өнөөг хүртэл хамгийн хурдан цэнэглэгддэг анодын материалуудын нэг юм.Үзэгдэх гэрлийг жижиг шилэн цонхоор зай руу илгээж, судлаачид идэвхтэй бөөмс доторх динамик үйл явцыг бодит тэнцвэрт бус нөхцөлд бодит цаг хугацаанд ажиглах боломжийг олгодог.Энэ нь бие даасан идэвхтэй тоосонцор дундуур нүүж буй урд хэлбэрийн лити-концентрацийн градиентийг илрүүлж, улмаар зарим бөөмсийг хугалахад хүргэсэн дотоод ачаалал үүссэн.Бөөмүүдийн хугарал нь батерейны хувьд асуудал үүсгэдэг, учир нь энэ нь фрагментуудыг цахилгаанаар таслахад хүргэж, батерейны хадгалах багтаамжийг бууруулдаг.Кембрижийн Кавендиш лабораторийн хамтран зохиогч, доктор Кристоф Шнедерманн хэлэхдээ: "Ийм аяндаа тохиолддог үйл явдлууд нь батерейнд ноцтой нөлөө үзүүлдэг боловч урьд өмнө хэзээ ч бодит цаг хугацаанд ажиглагдаж байгаагүй."
Оптик микроскопийн техникийн өндөр нэвтрүүлэх чадвар нь судлаачдад бөөмсийн олон тооны популяцид дүн шинжилгээ хийх боломжийг олгосон бөгөөд энэ нь бөөмийн хагарал нь илүү өндөр хурдтай, урт хэсгүүдэд илүү түгээмэл байдгийг илрүүлсэн.Кембрижийн Кавендишийн лаборатори, химийн тэнхимийн докторын зэрэг хамгаалсан анхны зохиолч Алис Мерривезер "Эдгээр олдворууд нь энэ ангиллын материалын бөөмийн хугарал, багтаамжийн бүдгэрэлтийг багасгахад шууд хэрэглэгдэх дизайны зарчмуудыг өгдөг."
Цаашид энэ аргачлалын гол давуу талууд болох хурдан мэдээлэл цуглуулах, нэг ширхэгийн нягтрал, өндөр дамжуулах чадвар зэрэг нь батерей унтарвал юу болох, түүнээс хэрхэн сэргийлэх талаар цаашид судлах боломжийг олгоно.Энэ аргыг бараг ямар ч төрлийн батерейны материалыг судлахад ашиглаж болох бөгөөд энэ нь дараагийн үеийн батерейг хөгжүүлэх оньсогоын чухал хэсэг юм.
Шуудангийн цаг: 2022 оны 9-р сарын 17