Geljekki nesil batareýalarynyň has çalt we uzak dowam etmegine ýol görkezmegiň usuly

Arassa we täsirli energiýa saklaýyş tehnologiýalary gaýtadan dikeldilýän energiýa infrastrukturasyny döretmek üçin zerurdyr.Lityum-ion batareýalary eýýäm şahsy elektron enjamlarynda agdyklyk edýär we ygtybarly derejeli derejeli ammar we elektrik ulaglary üçin dalaşgärleri wada berýär.Şeýle-de bolsa, zarýad beriş nyrhlaryny we ulanyp boljak ömrüni gowulandyrmak üçin has köp ösüş gerek.

Şeýle çalt zarýad berilýän we uzak dowam edýän batareýalaryň ösmegine kömek etmek üçin alymlar işleýän batareýanyň içinde bolup geçýän proseslere düşünmeli, batareýanyň işleýşiniň çäklendirmelerini kesgitlemeli.Häzirki wagtda işjeň akkumulýator materiallaryny işlemek üçin göz öňüne getirmek, kyn we gymmat bolup bilýän we çalt zarýadly elektrod materiallarynda bolup geçýän çalt üýtgeşmeleri ele almak üçin çylşyrymly sinhrotron rentgen ýa-da elektron mikroskopiýa usullaryny talap edýär.Netijede, aýratyn işjeň bölejikleriň uzynlygy we täjirçilik bilen baglanyşykly çalt zarýad beriş derejelerinde ion dinamikasy entek öwrenilmän galýar.

Kembrij uniwersitetiniň gözlegçileri litiý-ion batareýalaryny öwrenmek üçin arzan bahaly laboratoriýa esasly optiki mikroskopiýa usulyny döretmek arkaly bu meseläni ýeňip geçdiler.Häzirki wagta çenli iň çalt zarýad berýän anod materiallarynyň hataryna girýän Nb14W3O44 aýry bölejiklerini gözden geçirdiler.Görünýän ýagtylyk, kiçijik aýna penjire arkaly batareýa iberilýär, bu gözlegçilere hakyky bölejikleriň içindäki dinamiki prosesi hakyky wagtda deňagramsyzlyk şertlerinde synlamaga mümkinçilik berýär.Bu, aýratyn işjeň bölejikleriň üstünden hereket edýän öňdäki meňzeş litiý-konsentrasiýa gradiýentlerini ýüze çykardy, netijede käbir bölejikleriň döwülmegine sebäp bolan içki dartyş ýüze çykdy.Bölejikleriň döwülmegi batareýalar üçin kynçylykdyr, sebäbi bölekleriň elektrik kesilmegine, batareýanyň saklaýyş ukybynyň peselmegine sebäp bolup biler.Kembrijiň Kawendiş laboratoriýasynyň egindeş ýazyjysy doktor Kristof Şnedermann şeýle diýýär: "Şeýle öz-özünden bolup geçýän wakalar batareýa üçin uly täsir edýär, ýöne hakyky wagtda asla görüp bolmaz".

Optiki mikroskopiýa usulynyň ýokary geçirijilik ukyby gözlegçilere bölejikleriň köp mukdaryny seljermäge mümkinçilik berdi we bölejikleriň ýarylmagynyň has ýokary tizlikde we uzyn bölejiklerde ýüze çykýandygyny ýüze çykardy.Kembrijiň Kawendiş laboratoriýasy we himiýa bölüminiň PhD kandidaty, ilkinji ýazyjy Elis Merriweather: "Bu tapyndylar, bu materiallar synpynda bölejikleriň döwülmegini we kuwwatynyň peselmegini azaltmak üçin gönüden-göni ulanylýan dizaýn ýörelgelerini üpjün edýär" -diýdi.

Öňe gitmek, metodologiýanyň esasy artykmaçlyklary - maglumatlary çalt almagy, bir bölejikli çözgüdi we ýokary geçiş mümkinçiliklerini goşmak bilen - batareýalar şowsuz bolanda nämeleriň bolup geçjekdigini we onuň öňüni nädip almalydygyny has giňişleýin öwrenmäge mümkinçilik berer.Bu usul, batareýa materiallarynyň islendik görnüşini diýen ýaly öwrenmek üçin ulanylyp bilner we ony indiki nesil batareýalarynyň ösüşinde möhüm tapmanyň bölegi edip biler.