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新技术可明察锂电池充电时内部粒子运动

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本文摘要:电池性能的优劣对电子设备来说至关重要。电池时间较短、持续时间宽,是所有人对目前普遍用于的锂离子电池的希望。最近,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和斯坦福大学等机构的研究人员合作,研发出有一种新的X射线显微镜(STXM)技术,可精细地仔细观察锂离子电池充放电过程中的粒子活动情况,这或有助研发出有性能更加强劲的锂离子电池。

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电池性能的优劣对电子设备来说至关重要。电池时间较短、持续时间宽,是所有人对目前普遍用于的锂离子电池的希望。最近,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和斯坦福大学等机构的研究人员合作,研发出有一种新的X射线显微镜(STXM)技术,可精细地仔细观察锂离子电池充放电过程中的粒子活动情况,这或有助研发出有性能更加强劲的锂离子电池。

  研究小组在近期一期《科学》杂志上公开发表论文称之为,他们利用伯克利实验室的先进设备光源,专门设计生产了一个液体电化学射线显微镜纳米光学平台,可一次对30个粒子展开光学。研究人员称之为,与过去所用的入射电子显微镜(TEM)比起,新的平台具备更大的视野和更加强劲的穿透性,能让使用者动态仔细观察一些化学特异性变化情况。  研究小组利用这一平台对磷酸铁锂粒子在充放电过程中的活动模式展开了仔细观察、光学,详尽记录了粒子化学成分演进及化学反应速率等情况。他们找到,粒子表面的电池过程并不均匀分布,不会随着时间的流逝更加劣。

  理论上,电池电池时,带上正电的锂离子均匀分布地布满电极表面的状况最理想,但实质上这种情形很难经常出现,特别是在是电池老化后更是如此。  研究人员回应,新技术平台使他们可以在介观尺度对电池的动态活动展开动态光学,要做这一点很难但很最重要。

有了这一技术,他们有能力动态解析粒子化学成分和电流密度的变化情况,研究电池的充放电过程,并对单个电池粒子内部电化学反应展开光学,这对更佳地解读电池的电池机制和优化电池性能很有协助。  目前,该研究小组正在设计更高精度的X射线显微镜,其目标分辨率将超过1至5个纳米。


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