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劍橋大學(xué)發(fā)明新光學(xué)顯微鏡技術(shù) 助力開發(fā)下一代電池

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蓋世汽車   麗婷

原文章鏈接:https://auto.gasgoo.com/news/202208/17I70311176C501.shtml

 

蓋世汽車訊  清潔高效的儲能技術(shù)對于建立可再生能源基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要。鋰離子電池已在個人電子設(shè)備中占據(jù)主導(dǎo)地位,并且有望普遍應(yīng)用于可靠的電網(wǎng)級存儲和電動汽車,但鋰離子電池仍需要進(jìn)一步開發(fā)以提高充電率和使用壽命。

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 圖片來源:劍橋大學(xué)

為助力開發(fā)充電更快續(xù)航更持久的電池,科學(xué)家們需要能夠了解電池運行的內(nèi)部過程,以確定電池性能的局限性。目前,可視化活性電池材料需要復(fù)雜的同步加速器X射線或電子顯微鏡技術(shù),但這些技術(shù)較為復(fù)雜、成本較高,而且通常無法快速成像以捕捉快速充電電JI材料中發(fā)生的快速變化。因此,單個活性粒子的長度尺度和在商業(yè)相關(guān)的快速充電速率上的離子動力學(xué)在很大程度上仍未被發(fā)現(xiàn)。

據(jù)外媒報道,劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)出基于實驗室的低成本光學(xué)顯微鏡技術(shù),用于研究鋰離子電池,克服了上述難題。研究人員檢查了當(dāng)前充電速度ZUI快的陽JI材料之一Nb14W3O44的單個顆粒??梢姽馔ㄟ^一個小玻璃窗發(fā)送到電池中,使研究人員能夠在現(xiàn)實的非平衡條件下實時觀察活性粒子內(nèi)的動態(tài)過程,從而揭示了通過單個活性顆粒的前狀鋰濃度梯度,進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)變(部分顆粒破裂)。

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圖片來源:劍橋大學(xué)

顆粒破裂是電池的問題之一,因為它會導(dǎo)致碎片的電氣斷開,從而降低電池的存儲容量。相關(guān)論文合著者、劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室(Cavendish LaboratoryChristoph Schnedermann博士表示:這種自發(fā)事件對電池產(chǎn)生嚴(yán)重影響,而此前一直無法進(jìn)行實時觀察。

該技術(shù)具有多種優(yōu)勢,包括快速數(shù)據(jù)采集、單粒子分辨率和高通量能力,因此未來或可助力進(jìn)一步探索電池失效時的內(nèi)部情況以及如何預(yù)防。該技術(shù)可用于研究幾乎所有類型的電池材料,使其成為下一代電池開發(fā)中的重要部分。

 

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