09 Şub 2023 (Nanowerk Haberleri) Lityum-iyon piller günlük yaşamları değiştirdi; neredeyse herkesin bir akıllı telefonu var, yollarda daha fazla elektrikli araç görülebiliyor ve acil durumlarda güç jeneratörlerini çalışır durumda tutuyorlar. Daha fazla taşınabilir elektronik cihaz, elektrikli araç ve büyük ölçekli şebeke uygulamaları çevrimiçi hale geldikçe, güvenli ve uygun fiyatlı, daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip pillere olan talep artmaya devam ediyor. Şimdi, Houston Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı ve ABD Ordusu Araştırma Laboratuvarı'ndan araştırmacılarla işbirliği içinde, pillerin nasıl çalıştığının daha iyi anlaşılmasını sağlayan ve bunun önemli sonuçları olan bir operando yansıma girişim mikroskobu (RIM) geliştirdi. yeni nesil piller için. UH Cullen Mühendislik Koleji'nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği yardımcı doçenti ve dergide yayınlanan bir çalışmanın ilgili yazarı Xiaonan Shan, "İlk kez katı elektrolit faz arası (SEI) dinamiklerinin gerçek zamanlı görselleştirilmesini başardık" dedi. Doğa Nanoteknolojisi (“Operando yansıma girişim mikroskobu kullanılarak katı-elektrolit fazlar arası dinamiklerin görüntülenmesi”). "Bu, gelecekteki piller için elektrolit geliştirmenin önünde en az anlaşılan ve en zorlu engel olan bir pil bileşeni olan fazlar arası rasyonel tasarımına dair önemli bir fikir veriyor."
Araştırmacıların pillerin nasıl çalıştığına dair daha iyi bir iç bakış açısına olanak tanıyan yeni operando yansıma girişim mikroskobu (RIM). (Resim: Houston Üniversitesi) Son derece hassas mikroskop, araştırmacıların, pil performansını belirleyen, pil elektrot yüzeyindeki son derece ince ve kırılgan bir katman olan SEI katmanını incelemesine olanak tanıyor. Kimyasal bileşimi ve morfolojisi sürekli değişiyor ve bu da onu araştırmayı zorlaştırıyor. "SEI'nin oluşumunu ve evrimini anlamak için dinamik, invazif olmayan ve yüksek hassasiyetli bir operando görüntüleme aracı gereklidir. SEI'yi doğrudan araştırabilen bu tür bir teknik nadirdir ve son derece arzu edilir olmuştur," dedi Hugh Roy ve Lillie Cranz Cullen Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Seçkin Profesörü ve bu projede Shan'la birlikte çalışan ortak yazarlardan Yan Yao. son dört yıl. Aynı zamanda Texas Süperiletkenlik Merkezi'nin baş araştırmacısı olan Yao, "Artık RIM'in, SEI katmanının çalışma mekanizması hakkında kritik bilgiler sağlayan ve daha iyi yüksek performanslı piller tasarlamaya yardımcı olan türünün ilk örneği olduğunu gösterdik" dedi. UH'de.
Araştırmacıların pillerin nasıl çalıştığına dair daha iyi bir iç bakış açısına olanak tanıyan yeni operando yansıma girişim mikroskobu (RIM). (Resim: Houston Üniversitesi) Son derece hassas mikroskop, araştırmacıların, pil performansını belirleyen, pil elektrot yüzeyindeki son derece ince ve kırılgan bir katman olan SEI katmanını incelemesine olanak tanıyor. Kimyasal bileşimi ve morfolojisi sürekli değişiyor ve bu da onu araştırmayı zorlaştırıyor. "SEI'nin oluşumunu ve evrimini anlamak için dinamik, invazif olmayan ve yüksek hassasiyetli bir operando görüntüleme aracı gereklidir. SEI'yi doğrudan araştırabilen bu tür bir teknik nadirdir ve son derece arzu edilir olmuştur," dedi Hugh Roy ve Lillie Cranz Cullen Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Seçkin Profesörü ve bu projede Shan'la birlikte çalışan ortak yazarlardan Yan Yao. son dört yıl. Aynı zamanda Texas Süperiletkenlik Merkezi'nin baş araştırmacısı olan Yao, "Artık RIM'in, SEI katmanının çalışma mekanizması hakkında kritik bilgiler sağlayan ve daha iyi yüksek performanslı piller tasarlamaya yardımcı olan türünün ilk örneği olduğunu gösterdik" dedi. UH'de.
Nasıl çalışır
Araştırma ekibi, 600 nanometrede merkezlenen ve yaklaşık 10 nanometre spektrum genişliğine sahip ışık ışınının elektrotlara ve SEI katmanlarına yönlendirildiği ve yansıtıldığı projede girişim yansıma mikroskobu prensibini uyguladı. Toplanan optik yoğunluk, farklı katmanlar arasındaki girişim sinyallerini içeriyor, SEI'nin evrim süreci hakkında önemli bilgiler taşıyor ve araştırmacıların tüm reaksiyon sürecini gözlemlemesine olanak tanıyor. Projedeki deneysel çalışmaların çoğunu gerçekleştiren UH yüksek lisans öğrencisi Guangxia Feng, "RIM, yüzey değişikliklerine karşı çok hassastır, bu da aynı konumu büyük ölçekli, yüksek uzaysal ve zamansal çözünürlükle izlememize olanak tanır" dedi. Araştırmacılar, çoğu pil araştırmacısının şu anda belirli bir zamanda yalnızca bir fotoğraf çeken ve aynı konumdaki değişiklikleri sürekli olarak takip edemeyen kriyo-elektron mikroskopları kullandığını belirtiyor. Elektrokimyasal çalışmalar için görüntüleme teknikleri ve spektrometri teknikleri geliştirmede uzmanlaşan Shan, "Enerji dönüşüm süreçlerinde reaksiyon mekanizmasını anlamak için yeni bilgiler sağlayan yeni karakterizasyon ve görüntüleme yöntemlerini uyarlayıp geliştirerek enerji araştırmalarına farklı bir açıdan yaklaşmak istedim" dedi. Enerji depolama ve dönüşümlerindeki reaksiyonlar. Bu yeni görüntüleme tekniği diğer son teknoloji enerji depolama sistemlerine de uygulanabilir. Doktora derecesi alan Feng. 2022'de UH'den elektrik mühendisliği alanında doktora derecesi alan Doktor, büyüyen pil teknolojisi alanında daha fazla araştırma yapmayı planlıyor. "Yeni nesil pilleri gerçekleştirmek için reaksiyon mekanizmalarını ve yeni malzemeleri anlamak önemlidir" diyerek, daha yüksek enerjili piller geliştirmenin çevreye de fayda sağladığını ekledi. "Her zaman bir bilim adamı olmayı istedim çünkü onlar insanlar için harika şeyler yapabilir ve dünyayı daha iyiye doğru değiştirebilirler." Elektrolit tasarımlarında uzman olan Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı'ndan Wu Xu, proje tasarımına yardımcı oldu ve kullanılacak elektrolit hakkında kritik bilgiler sağladı. Ordu Araştırma Laboratuvarı'ndaki SEI araştırmasında uzman olan Kang Xu, gözlemlenen olgunun anlaşılmasına yardımcı olacak önemli bilgiler sağladı. Her ikisi de makalenin ortak yazarlarıdır.- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62340.php
