تم تطوير مجهر جديد لتصميم بطاريات أفضل وعالية الأداء: الابتكار يمنح الباحثين رؤية داخلية لكيفية عمل البطاريات

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

الصفحة الرئيسية > صحافة > تم تطوير مجهر جديد لتصميم بطاريات عالية الأداء أفضل: يمنح الابتكار للباحثين رؤية داخلية لكيفية عمل البطاريات

كما يلاحظ البروفيسور Xiaonan Shan ، فإن خريج جامعة هيوستن Guangxia Feng يعمل على مجهر تداخل انعكاس الأوباندو (RIM) داخل "صندوق القفازات" لأن إلكتروليت بطارية الليثيوم أيون قابل للاشتعال. ائتمان
جامعة هيوستن

المستخلص:
لقد غيرت بطاريات الليثيوم أيون الحياة اليومية - فكل شخص تقريبًا لديه هاتف ذكي ، ويمكن رصد المزيد من السيارات الكهربائية على الطرق ، كما أنها تحافظ على مولدات الطاقة أثناء حالات الطوارئ. نظرًا لوجود المزيد من الأجهزة الإلكترونية المحمولة والمركبات الكهربائية وتطبيقات الشبكة واسعة النطاق عبر الإنترنت ، يستمر الطلب على البطاريات ذات كثافة الطاقة العالية الآمنة والميسورة التكلفة في الازدياد.

تم تطوير مجهر جديد لتصميم بطاريات عالية الأداء أفضل: يمنح الابتكار للباحثين رؤية داخلية لكيفية عمل البطاريات

هيوستن ، تكساس | نُشر في 10 فبراير 2023

الآن ، قام فريق بحثي بجامعة هيوستن ، بالتعاون مع باحثين من مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني ومختبر أبحاث الجيش الأمريكي ، بتطوير مجهر أوبراندو للتداخل الانعكاسي (RIM) الذي يوفر فهمًا أفضل لكيفية عمل البطاريات ، والتي لها آثار كبيرة للجيل القادم من البطاريات.

قال Xiaonan Shan ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في كلية Cullen للهندسة بجامعة UH والمؤلف المقابل لدراسة نشرت في مجلة Nature تقنية النانو. "يوفر هذا نظرة ثاقبة للتصميم العقلاني للأطوار البينية ، وهو مكون بطارية كان أقل الحواجز فهماً والأكثر تحدياً لتطوير الإلكتروليتات للبطاريات المستقبلية."

يسمح المجهر شديد الحساسية للباحثين بدراسة طبقة SEI ، وهي طبقة رقيقة وهشة للغاية على سطح قطب البطارية الذي يحدد أداء البطارية. يتغير تركيبها الكيميائي ومورفولوجيتها باستمرار - مما يجعلها تحديًا للدراسة.

"مطلوب أداة تصوير أوبراندو ديناميكية وغير جراحية وعالية الحساسية لفهم تكوين وتطور SEI. قال يان ياو ، أستاذ هيو روي وليلي كرانز كولين المتميز في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر والمؤلف المشارك الذي عمل مع شان في هذا المشروع لـ السنوات الأربع الماضية.

قال ياو ، وهو أيضًا الباحث الرئيسي في مركز تكساس للموصلية الفائقة: "لقد أثبتنا الآن أن RIM هي الأولى من نوعها التي تقدم نظرة ثاقبة لآلية عمل طبقة SEI وتساعد في تصميم بطاريات عالية الأداء أفضل". في جامعة هيوستن.

كيف يعمل

طبق فريق البحث مبدأ الفحص المجهري لانعكاس التداخل في المشروع ، حيث تم توجيه شعاع الضوء - المتمركز في 600 نانومتر وعرض الطيف حوالي 10 نانومتر - نحو الأقطاب الكهربائية وطبقات SEI وانعكس. تحتوي الكثافة الضوئية المجمعة على إشارات تداخل بين طبقات مختلفة ، وتحمل معلومات مهمة حول عملية تطور SEI وتسمح للباحثين بمراقبة عملية التفاعل بأكملها.

"إن RIM حساسة للغاية للتغيرات السطحية ، والتي تمكننا من مراقبة نفس الموقع بدقة مكانية وزمنية عالية على نطاق واسع ،" قال طالب الدراسات العليا في جامعة UH جوانجشيا فينج ، الذي أجرى الكثير من العمل التجريبي في المشروع.

لاحظ الباحثون أن معظم الباحثين في مجال البطاريات يستخدمون حاليًا مجاهر إلكترونية تعمل بالتبريد ، والتي تلتقط صورة واحدة فقط في وقت معين ولا يمكنها تتبع التغييرات باستمرار في نفس الموقع.

قال شان ، المتخصص في تطوير تقنيات التصوير وتقنيات قياس الطيف لدراسة الكهروكيميائية ردود الفعل في تخزين الطاقة والتحويلات. يمكن أيضًا تطبيق تقنية التصوير الجديدة هذه على أحدث أنظمة تخزين الطاقة.

فنغ ، الحاصل على درجة الدكتوراه. في الهندسة الكهربائية من UH في عام 2022 ، يخطط لمتابعة مزيد من البحث في المجال المتنامي لتكنولوجيا البطاريات.

وقالت: "لتحقيق الجيل التالي من البطاريات ، من الضروري فهم آليات التفاعل والمواد الجديدة" ، مضيفة أن تطوير بطاريات طاقة أعلى يفيد البيئة أيضًا. "لطالما أردت أن أكون عالمًا لأن بإمكانهم تحقيق أشياء عظيمة للناس وتغيير العالم للأفضل."

ساعد Wu Xu من مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني ، وهو خبير في تصميمات الإلكتروليت ، في تصميم المشروع وقدم نظرة ثاقبة حول الإلكتروليت المطلوب استخدامه. قدم كانغ شو ، الخبير في أبحاث SEI في مختبر أبحاث الجيش ، رؤى مهمة للمساعدة في فهم الظاهرة التي لوحظت. كلاهما مؤلفان متماثلان للورقة.

يعد فنغ وطالب هندسة آخر في جامعة UH Yaping Shi ، إلى جانب Hao Jia من PNNL ، المؤلفين الرئيسيين للدراسة. المساهمون الآخرون هم Xu Yan و Yanliang Liang و Chaojie Yang و Ye Zhang من UH ؛ مارك إنجلهارد من PNNL.

####

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
رشدة خان
جامعة هيوستن

حقوق النشر © جامعة هيوستن

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: