Propper an effizient Energielagerungstechnologien si wesentlech fir eng erneierbar Energieinfrastruktur opzebauen.Lithium-Ion-Batterien si scho dominant a perséinlechen elektroneschen Apparater, a verspriechen Kandidaten fir zouverlässeg Raster-Niveau Lagerung an elektresch Gefierer.Wéi och ëmmer, Weiderentwécklung ass néideg fir hir Opluedstauxen an benotzbar Liewensdauer ze verbesseren.
Fir d'Entwécklung vun esou méi séier Laden a méi laang dauerhafte Batterien ze hëllefen, mussen d'Wëssenschaftler d'Prozesser verstoen, déi an enger Operatiounsbatterie optrieden, fir d'Aschränkungen fir d'Batterieleistung z'identifizéieren.Momentan erfuerdert d'Visualiséierung vun den aktiven Batteriematerialien wéi se funktionnéieren sophistikéiert Synchrotron Röntgen- oder Elektronenmikroskopie Techniken, déi schwéier an deier kënne sinn, an dacks net séier genuch kënne bilden fir déi séier Ännerungen opzefänken, déi a séier Laden Elektrodenmaterialien optrieden.Als Resultat bleift d'Iondynamik op der Längtskala vun eenzelnen aktive Partikelen a bei kommerziell-relevanten Schnellladungsraten gréisstendeels onerfuerscht.
Fuerscher vun der University of Cambridge hunn dëse Problem iwwerwonnen andeems se eng Low-Cost Labo-baséiert optesch Mikroskopie Technik entwéckelt fir Lithium-Ion Batterien ze studéieren.Si hunn individuell Partikele vum Nb14W3O44 ënnersicht, wat zu de schnellsten Opluedstécker bis haut ass.Siichtbar Liicht gëtt duerch eng kleng Glasfënster an d'Batterie geschéckt, wat d'Fuerscher erlaabt den dynamesche Prozess an den aktive Partikelen an Echtzäit ënner realisteschen net-Gläichgewiichtbedéngungen ze kucken.Dëst huet front-ähnlech Lithium-Konzentratiounsgradienten opgedeckt, déi duerch déi eenzel aktiv Partikelen bewegen, wat zu enger interner Belaaschtung resultéiert, déi e puer Partikele briechen.Partikelfraktur ass e Problem fir Batterien, well et kann zu elektresche Trennung vun de Fragmenter féieren, wat d'Späicherkapazitéit vun der Batterie reduzéiert."Sou spontan Eventer hu schwéier Implikatioune fir d'Batterie, awer konnten nach ni an Echtzäit observéiert ginn", seet de Co-Autor Dr Christoph Schnedermann, vum Cambridge's Cavendish Laboratory.
D'High-Throughput Fäegkeeten vun der optescher Mikroskopie Technik hunn d'Fuerscher erlaabt eng grouss Bevëlkerung vu Partikelen ze analyséieren, wat weist datt d'Partikelkrack méi heefeg ass mat méi héijen Délithiatiounsraten a méi laang Partikelen."Dës Erkenntnisser bidden direkt applicabel Designprinzipien fir Partikelfraktur a Kapazitéitfade an dëser Klass vu Materialien ze reduzéieren", seet den éischten Autor Alice Merryweather, en Doktorandkandidat am Cambridge's Cavendish Laboratory and Chemistry Department.
Fir weider ze goen, wäerten d'Schlësselvirdeeler vun der Methodologie - dorënner déi séier Dateacquisitioun, Een-Partikel-Resolutioun, an héich Duerchsatzfäegkeeten - eng weider Erfuerschung erméiglechen wat geschitt wann d'Batterien versoen a wéi et ze verhënneren.D'Technik kann applizéiert ginn fir bal all Zort Batteriematerial ze studéieren, sou datt et e wichtege Puzzelstéck an der Entwécklung vun der nächster Generatioun Batterien mécht.
Post Zäit: Sep-17-2022