Studo trovas ŝlosilon por plibonigi baterian vivon: Interagoj inter partikloj

Laŭ raportoj de eksterlandaj amaskomunikiloj, Feng Lin, asociita profesoro en la Sekcio de Kemio ĉe Virginia Tech College of Science, kaj lia esplorteamo trovis, ke frua baterio kadukiĝo ŝajnas esti pelita de la propraĵoj de individuaj elektrodaj partikloj, sed post dekoj da ŝargoj. Post buklo, kiel tiuj partikloj kuniĝas estas pli grava.

"Ĉi tiu studo malkaŝas la sekretojn pri kiel desegni kaj fabriki bateriajn elektrodojn por longa bateria ciklo vivo," diris Lin.Nuntempe, la laboratorio de Lin laboras pri restrukturado de bateriaj elektrodoj por krei rapidan ŝargan, malpli kostan, Pli Longan vivon kaj ekologieman elektrodan arkitekturon.

0
Komento
kolekti
Ŝati
teknologio
Studo trovas ŝlosilon por plibonigi baterian vivon: Interagoj inter partikloj
GasgooLiu Liting5小时前
Laŭ raportoj de eksterlandaj amaskomunikiloj, Feng Lin, asociita profesoro en la Sekcio de Kemio ĉe Virginia Tech College of Science, kaj lia esplorteamo trovis, ke frua baterio kadukiĝo ŝajnas esti pelita de la propraĵoj de individuaj elektrodaj partikloj, sed post dekoj da ŝargoj. Post buklo, kiel tiuj partikloj kuniĝas estas pli grava.

"Ĉi tiu studo malkaŝas la sekretojn pri kiel desegni kaj fabriki bateriajn elektrodojn por longa bateria ciklo vivo," diris Lin.Nuntempe, la laboratorio de Lin laboras pri restrukturado de bateriaj elektrodoj por krei rapidan ŝargan, malpli kostan, Pli Longan vivon kaj ekologieman elektrodan arkitekturon.

Bildfonto: Feng Lin

"Kiam la elektroda arkitekturo ebligas al ĉiu individua partiklo respondi rapide al elektraj signaloj, ni havos bonegan ilaron por rapide ŝargi kuirilarojn," diris Lin."Ni ĝojas ebligi nian komprenon pri la venonta generacio de malmultekostaj rapide ŝargaj baterioj.”

La esplorado estis farita kunlabore kun la Nacia Akcelila Laboratorio de la US Department of Energy SLAC, Purdue University kaj la Eŭropa Sinkrotrona Radiado-Instalaĵo.Zhengrui Xu kaj Dong Ho, postdoktoriĝaj uloj en la laboratorio de Lin, ankaŭ estas kunaŭtoroj en la papero, gvidante elektrodfabrikadon, bateriofabrikadon, kaj baterio-efikecmezuradon, kaj kunlaborante kun Rentgenfotaj eksperimentoj kaj datenanalizo.

"La bazaj konstrubriketoj estas ĉi tiuj partikloj, kiuj konsistigas bateriajn elektrodojn, sed kiam pligrandigitaj, ĉi tiuj partikloj interagas unu kun la alia," diris SLAC-sciencisto Yijin Liu, ulo ĉe la Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL)."Se vi volas fari pli bonajn bateriojn, vi devas Scii kiel kunmeti erojn."

Kadre de la studo, Lin, Liu kaj aliaj kolegoj uzis komputilajn viziajn teknikojn por studi kiel la individuaj partikloj, kiuj konsistigas la elektrodojn de reŝargeblaj baterioj, rompiĝas kun la tempo.La celo ĉi-foje estas studi ne nur individuajn partiklojn, sed ankaŭ la manierojn en kiuj ili funkcias kune por plilongigi aŭ malpliigi baterian vivon.La fina celo estas lerni novajn manierojn plilongigi la vivon de bateriaj dezajnoj.

Kiel parto de la studo, la teamo studis la baterian katodon per Rentgenradioj.Ili uzis Rentgenfotan tomografion por rekonstrui 3D bildon de la katodo de la baterio post malsamaj ŝargaj cikloj.Ili tiam tranĉis ĉi tiujn 3D bildojn en serion de 2D tranĉaĵoj kaj uzis komputilvidajn metodojn por identigi la partiklojn.Aldone al Lin kaj Liu, la studo inkludis SSRL-postdoktoriĝan esploriston Jizhou Li, Purdue University-mekanika inĝenierada profesoro Keije Zhao, kaj Purdue University gradstudanto Nikhil Sharma.

La esploristoj finfine identigis pli ol 2,000 individuajn partiklojn, kalkulante ne nur individuajn partiklokarakterizaĵojn kiel ekzemple grandeco, formo kaj surfaca malglateco, sed ankaŭ trajtojn kiel ekzemple kiom ofte la partikloj estis en rekta kontakto unu kun la alia kaj kiom multe la partikloj ŝanĝis formon.

Poste, ili rigardis kiel ĉiu posedaĵo kaŭzis la disrompiĝon de la partikloj, kaj trovis ke post 10 ŝargaj cikloj, la plej grandaj faktoroj estis la propraĵoj de la individuaj partikloj, inkluzive de kiom sferaj la partikloj estis kaj la rilatumo de partiklovolumeno al surfacareo.Post 50 cikloj, tamen, parigo kaj grupecoj pelis la partikloputriĝon - kiel ekzemple kiom malproksime la du partikloj estis, kiom multe la formo ŝanĝiĝis, kaj ĉu la pli longformaj futbalpilkformaj partikloj havis similajn orientiĝojn.

"La kialo ne plu estas nur la partiklo mem, sed la partiklo-partikla interago," diris Liu.Ĉi tiu trovo estas grava ĉar ĝi signifas, ke produktantoj povas evoluigi teknikojn por kontroli ĉi tiujn trajtojn.Ekzemple, ili eble povos uzi magnetajn aŭ elektrajn kampojn Vicigante la longformajn partiklojn unu kun la alia, la plej novaj trovoj sugestas, ke ĉi tio plilongigos baterian vivon.

Lin aldonis: "Ni intense esploris kiel igi EV-kuirilarojn funkcii efike sub rapida ŝargado kaj malaltaj temperaturoj.Krom desegnado de novaj materialoj, kiuj povas redukti bateriajn kostojn uzante pli malmultekostajn kaj pli abundajn krudaĵojn, nia laboratorio ankaŭ daŭras klopodo kompreni baterian konduton for de ekvilibro.Ni komencis studi bateriajn materialojn kaj ilian respondon al severaj medioj."