鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:391次 | 2023年01月12日
利用中子和X射線斷層掃描術(shù)了解電池內(nèi)部情況 或提升鋰電池性能
(:亥姆霍茲聯(lián)合會)
據(jù)外媒報(bào)道,鋰電池可以為智能手機(jī)、筆記本電腦、電動自行車和電動汽車等供應(yīng)動力,而且將能量存儲在一個非常小的空間中。此種緊湊的設(shè)計(jì)通常是通過將電池電極的薄夾層纏繞成圓柱形得以實(shí)現(xiàn),因?yàn)殡姌O必須具備很大的表面積才能夠?qū)崿F(xiàn)高容量和快速充電。
德國柏林亥姆霍茲聯(lián)合會(Helmholtz-ZentrumBerlin)和英國倫敦大學(xué)學(xué)院(UniversityCollegeLondon)的一個國際研究小組首次結(jié)合使用兩種互補(bǔ)的斷層掃描法,對電池充放電期間電極表面狀況進(jìn)行了研究。他們在法國格勒諾布爾的歐洲同步加速器輻射設(shè)施(ESRF)采用X射線斷層掃描,能夠分析電極的微觀結(jié)構(gòu),并探測到充電周期中發(fā)生的變形和不持續(xù)情況。
HZB斷層掃描專家IngoManke博士表示:另一方面,中子斷層掃描技術(shù)能夠直接觀察鋰離子的遷移,并確定電解質(zhì)在電池中的分布如何隨時(shí)間而變化。
柏林祖斯學(xué)院(Zuse-Institut)研發(fā)了新型數(shù)學(xué)方法,讓物理學(xué)家們能夠解開電池電極,因?yàn)楹茈y對電池的圓柱形線圈進(jìn)行定量檢測。只有通過數(shù)學(xué)分析,將電極展開,才能夠得出有有關(guān)繞組各個部分的的結(jié)論。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
采用此種方法可以研究圈繞式電池的特性問題,例如,內(nèi)部繞組顯示出和外部繞組完全不同的化學(xué)活性(鋰容量)。此外,電池的上部和下部也各有不同的表現(xiàn)。中子數(shù)據(jù)還可以顯示出缺乏電解質(zhì)的區(qū)域,即嚴(yán)重限制各自電極功能的區(qū)域,還可以表明,陽極并沒有平等地到處裝載和未裝載鋰。
研究人員表示:我們研發(fā)的工藝為我們供應(yīng)了一個獨(dú)特的工具,可以讓我們在電池運(yùn)行過程中查看電池內(nèi)部情況,并分析出性能損失發(fā)生的位置和原因,讓我們能夠制定具體的策略,以改善圈繞式電池的設(shè)計(jì)。