科學家研究出一種全面追蹤鋰電池微觀工作過程的方法
發布時間:2020-02-18 09:43:56
關鍵詞:動力電池鋰電池

近日,以英國電化學儲能研究機構法拉第研究所(Faraday Institution)為首的科學家們開發出了一種全面追蹤鋰電池的微觀工作過程的方法,研究小組將復雜的計算機成像和數學建模結合起來,對鋰電池的工作原理有了新的認識。


科學家通過一種“虛擬展開”模型窺探了商用電池的內部,更好地了解了其工作過程以及影響電池的降解機制。最終小組發現,這一追蹤過程可以為電池特性提供一個基準。


科學家說,他們的發現可以讓人們更全面地了解鋰電池的工作原理,以及隨時間而影響性能的幾種降解機制。


科學家研究出一種全面追蹤鋰電池微觀工作過程的方法

中子和X射線掃描顯示的鋰錳氧化物電池


中子層析成像更側重于電解質和鋰離子在設備中的傳輸。“中子層析成像技術或許可以直接觀察鋰離子的遷移,并能確定電解質在電池中的分布如何隨時間而變化。”


x射線計算機斷層掃描被認為最適用于檢查如錳和鎳等較重的元素。通過掃描,研究小組能夠檢測到電極的機械降解,如開裂和脫層。研究小組還觀察到,由于鋰離子的插入,陰極在放電過程中產生了裂紋。


研究小組還觀察到電極的緊密纏繞使數據分析變得困難,所以他們使用了一個數學模型來“展開”這個結構,讓研究小組能夠深入觀察電池內部的過程,而這種技術來源于歷史學家,他們起初用此來觀察那些過于精細卻無法展開的卷軸或手稿。


分析得出的數據證明,“以前計算模型所依據的體積特性現在可能被空間解析的瞬態值所取代……它們將能夠更準確和全面地描述電池的實際操作、降解和破壞。”


研究人員指出,他們的論文只對兩個非常相似的電池進行了分析,因此研究結果在統計學上可能沒有意義。但是他們希望借此改善各種電池化學電池,并提高人們對電池性能的普遍了解。


科學家表示,“我們開發的技術可以在電池運行過程中查看其內部,并分析性能損失發生的位置和原因,再對此制定具體的戰略以改善電池的設計。”


稿件來源: 微鋰電
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