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劍橋大學發明新光學顯微鏡技術 助力開發下一代電池

時間:2022-08-18 08:43來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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       清潔高效的儲能技術對于建立可再生能源基礎設施至關重要。鋰離子電池已在個人電子設備中占據主導地位，并且有望普遍應用于可靠的電網級存儲和電動汽車，但鋰離子電池仍需要進一步開發以提高充電率和使用壽命。
圖片來源：劍橋大學
 
       為助力開發充電更快續航更持久的電池，科學家們需要能夠了解電池運行的內部過程，以確定電池性能的局限性。目前，可視化活性電池材料需要復雜的同步加速器X射線或電子顯微鏡技術，但這些技術較為復雜、成本較高，而且通常無法快速成像以捕捉快速充電電極材料中發生的快速變化。因此，單個活性粒子的長度尺度和在商業相關的快速充電速率上的離子動力學在很大程度上仍未被發現。
 
       據外媒報道，劍橋大學研究人員開發出基于實驗室的低成本光學顯微鏡技術，用于研究鋰離子電池，克服了上述難題。研究人員檢查了當前充電速度最快的陽極材料之一Nb14W3O44的單個顆粒。可見光通過一個小玻璃窗發送到電池中，使研究人員能夠在現實的非平衡條件下實時觀察活性粒子內的動態過程，從而揭示了通過單個活性顆粒的前狀鋰濃度梯度，進而導致內部應變（部分顆粒破裂）。
圖片來源：劍橋大學
 
       顆粒破裂是電池的問題之一，因為它會導致碎片的電氣斷開，從而降低電池的存儲容量。相關論文合著者、劍橋大學卡文迪什實驗室（Cavendish Laboratory）Christoph Schnedermann博士表示：“這種自發事件對電池產生嚴重影響，而此前一直無法進行實時觀察。”
 
       該技術具有多種優勢，包括快速數據采集、單粒子分辨率和高通量能力，因此未來或可助力進一步探索電池失效時的內部情況以及如何預防。該技術可用于研究幾乎所有類型的電池材料，使其成為下一代電池開發中的重要部分。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 電池
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