Puraj kaj efikaj energistokaj teknologioj estas esencaj por establi renoviĝantenergian infrastrukturon.Litio-jonaj kuirilaroj jam dominas en personaj elektronikaj aparatoj, kaj estas promesplenaj kandidatoj por fidinda kradnivela stokado kaj elektraj veturiloj.Tamen, pluevoluigo estas necesa por plibonigi iliajn ŝargajn tarifojn kaj uzeblajn vivdaŭrojn.
Por helpi la disvolviĝon de tiaj pli rapide ŝargaj kaj pli daŭraj baterioj, sciencistoj devas povi kompreni la procezojn okazantajn ene de operacianta baterio, por identigi la limigojn al kuirilaro.Nuntempe, bildigi la aktivajn bateriomaterialojn dum ili funkcias postulas sofistikajn sinkrotronajn Rentgenradion aŭ elektronmikroskopioteknikojn, kiuj povas esti malfacilaj kaj multekostaj, kaj ofte ne povas bildigi sufiĉe rapide por kapti la rapidajn ŝanĝojn okazantajn en rapid-ŝargaj elektrodmaterialoj.Kiel rezulto, la jondinamiko sur la longskalo de individuaj aktivaj partikloj kaj ĉe komerce rilataj rapid-ŝarĝaj tarifoj restas plejparte neesplorita.
Esploristoj de la Universitato de Kembriĝo venkis ĉi tiun problemon disvolvante malmultekostan laboratorio-bazitan optikan mikroskopioteknikon por studi litijonajn bateriojn.Ili ekzamenis individuajn partiklojn de Nb14W3O44, kiu estas inter la plej rapide ŝargaj anodaj materialoj ĝis nun.Videbla lumo estas sendita en la kuirilaron tra malgranda vitra fenestro, permesante al la esploristoj rigardi la dinamikan procezon ene de la aktivaj partikloj, en reala tempo, sub realismaj ne-ekvilibraj kondiĉoj.Tio rivelis front-similajn liti-koncentriĝajn gradientojn moviĝantajn tra la individuaj aktivaj partikloj, rezultigante internan trostreĉiĝon kiu igis kelkajn partiklojn rompiĝi.Partikla frakturo estas problemo por kuirilaroj, ĉar ĝi povas konduki al elektra malkonekto de la fragmentoj, reduktante la stokan kapaciton de la baterio."Tiaj spontaneaj eventoj havas severajn implicojn por la baterio, sed neniam povus esti observitaj en reala tempo antaŭ nun," diras kunaŭtoro D-ro Christoph Schnedermann, de la Laboratorio Cavendish de Kembriĝo.
La alt-trafikaj kapabloj de la optika mikroskopiotekniko ebligis al la esploristoj analizi grandan populacion de partikloj, rivelante ke partiklofendeto estas pli ofta kun pli altaj indicoj de delitiation kaj en pli longaj partikloj."Ĉi tiuj trovoj provizas rekte aplikeblajn desegnajn principojn por redukti partiklan frakturon kaj kapaciton en ĉi tiu klaso de materialoj", diras la unua aŭtorino Alice Merryweather, doktora kandidato ĉe la Laboratorio kaj Kemio de Cavendish de Kembriĝo.
Antaŭen, la ĉefaj avantaĝoj de la metodaro - inkluzive de la rapida akiro de datumoj, unupartikla rezolucio kaj altaj trafluaj kapabloj - ebligos plian esploradon de kio okazas kiam kuirilaroj malsukcesas kaj kiel malhelpi ĝin.La tekniko povas esti aplikita por studi preskaŭ ajnan tipon de bateria materialo, igante ĝin grava peco de la enigmo en la evoluo de venontgeneraciaj baterioj.
Afiŝtempo: Sep-17-2022