| 0 |
|
Ключом к реализации всего потенциала аккумулятора (зарядке его до полной емкости) является вовлечение максимального количества ионов лития в переход из катода в анод посредством так называемого процесса делитиации. Детальное понимание причин, по которым так происходит не всегда, могло бы позволить улучшить производительность литий-ионных батарей.
Многие методы, применявшиеся для отслеживания электрохимических и структурных изменений в материалах батарей ранее, давали лишь усредненные данные для всего электрода. Отсутствие нужного пространственного разрешения не позволяло регистрировать локальные явления, происходящие в образцах, или производить их химическое картографирование.
Усовершенствованную методику визуализации реальных электродов в процессе работы смогли предложить ученые из Брукхэвенской национальной лаборатории (BNL). Они использовали синхротронный источник рентгеновского излучения (National Synchrotron Light Source, NSLS) и комбинацию методов рентгеновской микроскопии (transmission x-ray microscopy, TXM) с наноразрешением и спектроскопии (x-ray absorption near-edge spectroscopy, XANES).
Новая методика была применена для изучения индивидуальных частиц и многочастичных систем с использованием быстрого и медленного сценариев зарядки аккумулятора.
Полученная с ее помощью точная экспериментальная информация – анимированные изображения, показывающие красным и зеленым цветами, соответственно, насыщенную литием и лишенную его фазы фосфата железа, – позволила наконец получить ответ на то, почему быстрая зарядка ухудшает характеристики батареи.
Высокая скорость зарядки дает неоднородную картину поверхности электрода. Одни его участки состоят только из фосфата железа, тогда как другие сохраняют все свои ионы лития, как будто никакой зарядки не было. Даже в «полностью заряжённом» состоянии часть лития остается в электроде и его полезная емкость оказывается намного меньше максимально возможной. Напротив, медленная зарядка равномерно и последовательно преобразует наночастицы фосфата литий железа в чистый фосфат железа по всему электроду.
Полученные результаты подкрепляют модель, согласно которой переход происходит непосредственно из одной фазы в другую, без каких-либо промежуточных фаз.
В статье по итогам работы, опубликованной в Nature Communications, указывается, что предложенный метод применим для изучения топливных элементов, катализаторов, а также в биологических и экологических исследованиях.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
