स्वच्छ र कुशल ऊर्जा भण्डारण प्रविधिहरू नवीकरणीय ऊर्जा पूर्वाधार स्थापना गर्न आवश्यक छ।व्यक्तिगत इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू पहिले नै प्रभावशाली छन्, र भरपर्दो ग्रिड-स्तर भण्डारण र विद्युतीय सवारीका लागि आशाजनक उम्मेदवारहरू छन्।यद्यपि, तिनीहरूको चार्ज दर र प्रयोगयोग्य जीवनकाल सुधार गर्न थप विकास आवश्यक छ।
यस्तो छिटो चार्ज हुने र लामो समयसम्म चल्ने ब्याट्रीहरूको विकासमा मद्दत गर्न, वैज्ञानिकहरूले ब्याट्री कार्यसम्पादनमा सीमितताहरू पहिचान गर्न, अपरेटिङ ब्याट्री भित्र हुने प्रक्रियाहरू बुझ्न सक्षम हुनु आवश्यक छ।हाल, सक्रिय ब्याट्री सामग्रीहरू काम गर्दा तिनीहरूको कल्पना गर्न परिष्कृत सिन्क्रोट्रोन एक्स-रे वा इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी प्रविधिहरू आवश्यक पर्दछ, जुन गाह्रो र महँगो हुन सक्छ, र प्रायः द्रुत-चार्जिङ इलेक्ट्रोड सामग्रीहरूमा हुने द्रुत परिवर्तनहरू क्याप्चर गर्नको लागि द्रुत रूपमा छवि बनाउन सक्दैन।नतिजाको रूपमा, व्यक्तिगत सक्रिय कणहरूको लम्बाइ-स्केल र व्यावसायिक रूपमा सान्दर्भिक द्रुत-चार्जिङ दरहरूमा आयन गतिशीलता धेरै हदसम्म अनपेक्षित रहन्छ।
क्याम्ब्रिज विश्वविद्यालयका अन्वेषकहरूले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू अध्ययन गर्न कम लागतको प्रयोगशालामा आधारित अप्टिकल माइक्रोस्कोपी प्रविधि विकास गरेर यो समस्यालाई पार गरेका छन्।तिनीहरूले Nb14W3O44 को व्यक्तिगत कणहरू जाँच गरे, जुन आजको सबैभन्दा छिटो चार्ज गर्ने एनोड सामग्रीहरू मध्ये एक हो।दृश्यात्मक प्रकाशलाई सानो गिलासको झ्यालबाट ब्याट्रीमा पठाइन्छ, जसले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई सक्रिय कणहरू भित्र गतिशील प्रक्रियालाई वास्तविक समयमा, यथार्थपरक गैर-सन्तुलन अवस्थाहरूमा हेर्न अनुमति दिन्छ।यसले फ्रन्ट-जस्तो लिथियम-सांद्रता ढाँचाहरू व्यक्तिगत सक्रिय कणहरू मार्फत चलिरहेको खुलासा गर्यो, परिणामस्वरूप आन्तरिक तनावको कारणले गर्दा केही कणहरू फ्र्याक्चर भयो।पार्टिकल फ्र्याक्चर ब्याट्रीहरूको लागि एक समस्या हो, किनकि यसले टुक्राहरूको विद्युतीय विच्छेदन गर्न सक्छ, ब्याट्रीको भण्डारण क्षमता घटाउन सक्छ।क्याम्ब्रिजको क्याभेन्डिस प्रयोगशालाका सह-लेखक डा क्रिस्टोफ स्नेडरम्यान भन्छन्, "यस्ता सहज घटनाहरूले ब्याट्रीमा गम्भीर असर गर्छ, तर वास्तविक समयमा यो पहिले कहिल्यै अवलोकन गर्न सकिँदैन।"
अप्टिकल माइक्रोस्कोपी प्रविधिको उच्च-थ्रुपुट क्षमताहरूले अन्वेषकहरूलाई कणहरूको ठूलो जनसंख्याको विश्लेषण गर्न सक्षम बनायो, यसले खुलासा गर्यो कि कण क्र्याकिंग उच्च दरहरू र लामो कणहरूमा बढी सामान्य हुन्छ।"यी निष्कर्षहरूले यस वर्गको सामग्रीमा कण फ्र्याक्चर र क्षमता फेड कम गर्न प्रत्यक्ष-लागू डिजाइन सिद्धान्तहरू प्रदान गर्दछ" पहिलो लेखक एलिस मेरीवेदर भन्छन्, क्याम्ब्रिजको क्याभेन्डिस प्रयोगशाला र रसायन विज्ञान विभागमा पीएचडी उम्मेद्वार।
अगाडि बढ्दै, विधिको मुख्य फाइदाहरू - द्रुत डेटा अधिग्रहण, एकल-कण रिजोल्युसन, र उच्च थ्रुपुट क्षमताहरू सहित - ब्याट्रीहरू असफल हुँदा के हुन्छ र यसलाई कसरी रोक्न सकिन्छ भन्ने बारे थप अन्वेषण सक्षम गर्दछ।यो प्रविधिलाई लगभग कुनै पनि प्रकारको ब्याट्री सामग्री अध्ययन गर्न लागू गर्न सकिन्छ, यसले अर्को पुस्ताको ब्याट्रीहरूको विकासमा पजलको महत्त्वपूर्ण टुक्रा बनाउँछ।
पोस्ट समय: सेप्टेम्बर-17-2022