Toza va samarali energiya saqlash texnologiyalari qayta tiklanadigan energiya infratuzilmasini yaratish uchun zarurdir.Lityum-ion batareyalar allaqachon shaxsiy elektron qurilmalarda ustunlik qilmoqda va ishonchli tarmoq darajasidagi saqlash va elektr transport vositalari uchun istiqbolli nomzodlardir.Biroq, ularning zaryadlash stavkalari va foydalanish muddatini yaxshilash uchun keyingi rivojlanish zarur.
Bunday tezroq zaryadlanuvchi va uzoqroq ishlaydigan batareyalarni ishlab chiqishga yordam berish uchun olimlar ishlayotgan akkumulyator ichidagi jarayonlarni tushunishlari, batareyaning ishlashidagi cheklovlarni aniqlashlari kerak.Hozirgi vaqtda faol batareya materiallarini ishlash jarayonida vizualizatsiya qilish murakkab va qimmat bo'lishi mumkin bo'lgan murakkab sinxrotron rentgen nurlari yoki elektron mikroskopiya usullarini talab qiladi va ko'pincha tez zaryadlanuvchi elektrod materiallarida sodir bo'ladigan tez o'zgarishlarni suratga olish uchun tez suratga olmaydi.Natijada, alohida faol zarrachalarning uzunlik miqyosidagi ion dinamikasi va tijoriy ahamiyatga ega tez zaryadlash tezligi asosan o'rganilmagan bo'lib qolmoqda.
Kembrij universiteti tadqiqotchilari litiy-ionli batareyalarni o‘rganish uchun arzon narxlardagi laboratoriyaga asoslangan optik mikroskopiya texnikasini ishlab chiqish orqali bu muammoni yengib chiqdilar.Ular Nb14W3O44 ning alohida zarralarini tekshirdilar, bu hozirgi kunga qadar eng tez zaryadlanuvchi anod materiallaridan biridir.Ko'rinadigan yorug'lik akkumulyatorga kichik shisha oyna orqali yuboriladi, bu tadqiqotchilarga faol zarrachalar ichidagi dinamik jarayonni real vaqtda, real muvozanatsiz sharoitlarda kuzatish imkonini beradi.Bu alohida faol zarralar bo'ylab harakatlanadigan oldingi litiy-kontsentratsiyali gradientlarni aniqladi, natijada ba'zi zarrachalarning sinishiga olib keladigan ichki kuchlanish paydo bo'ldi.Zarrachalarning sinishi batareyalar uchun muammodir, chunki bu qismlarning elektr uzilishiga olib kelishi mumkin, bu batareyaning saqlash hajmini kamaytiradi.Kembrijdagi Kavendish laboratoriyasidan hammuallif doktor Kristof Shnedermann: "Bunday o'z-o'zidan sodir bo'ladigan hodisalar batareyaga jiddiy ta'sir ko'rsatadi, ammo hozirgacha real vaqtda kuzatilmagan", deydi.
Optik mikroskopiya texnikasining yuqori o'tkazuvchanlik qobiliyati tadqiqotchilarga zarrachalarning katta populyatsiyasini tahlil qilish imkonini berdi, bu esa zarrachalar yorilishi yuqori delitiatsiya tezligida va uzunroq zarralarda tez-tez sodir bo'lishini aniqladi."Ushbu topilmalar ushbu sinfdagi materiallarda zarrachalarning sinishi va sig'imning pasayishini kamaytirish uchun to'g'ridan-to'g'ri qo'llaniladigan dizayn tamoyillarini taqdim etadi", deydi birinchi muallif Elis Merrivezer, Kembrijning Kavendish laboratoriyasi va kimyo bo'limining PhD nomzodi.
Oldinga qarab, metodologiyaning asosiy afzalliklari, jumladan, tezkor ma'lumotlarni yig'ish, bitta zarracha o'lchamlari va yuqori o'tkazuvchanlik qobiliyati - batareyalar ishlamay qolganda nima sodir bo'lishini va uni qanday oldini olish mumkinligini batafsil o'rganish imkonini beradi.Texnika deyarli har qanday turdagi akkumulyator materiallarini o'rganish uchun qo'llanilishi mumkin, bu uni keyingi avlod batareyalarini ishlab chiqishda jumboqning muhim qismiga aylantiradi.
Xabar vaqti: 2022 yil 17-sentabr