X射线图像揭示电池磨损过程

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(图源:普渡官网)

盖世汽车讯 电动汽车所采用的锂离子电池技术,和智能手机、笔记本电脑以及几乎所有电子产品都一样,但这项技术的改进极其缓慢。确实电动汽车还不能 满足大帕累托图美国人日常出行的不到,而普通燃油车的行驶里程更远。除了充电站少这种现象图片,比起加油的时间,电池充电的时间也要长得多。为了提高锂离子电池的充电能力,增加电动汽车使用率,汽车行业不得不重新审视关于电池磨损的基础科学。

据外媒报道,来自多个研究所的人员组成研究小组,对锂离子电池的电极进行迄今为止最全面的研究。许多人发现,电池磨损的大帕累托图因为分析在于反复充电。研究人员称,制造商还不能 利用许多人得出的信息,为智能手机或汽车设计更可靠、更耐用的电池。普渡大学(Purdue University)机械工程助理教授Kejie Zhao说:“有完后 ,创造知识比出理 电池电极损伤更有价值。完后 ,许多人没人相关的技术或理论,来解释电池电极损伤这种现象图片。”

研究人员提出的新技术本质上是用人工智能驱动的X射线工具,通过机器学习算法,一次性可自动扫描锂离子电池电极上的数千个粒子,经常到组成粒子的原子。有另有两个 电池电极中位于数百万个粒子。现在,研究人员还不能 更彻底地对它们进行分析,包括各种仿真运行分析,比如不同的电压窗口和充电波特率。

Zhao的实验室研究电池在机械和电化学方面咋样相互影响的基础科学。是我不好:“此前的大帕累托图研究都集中在单个粒子水平上,并通过相关分析,来了解整个电池。本来,这儿显然位于缺口,那本来微米尺度上的单个微粒,与整体的大电池比起来 ,有什么都有不同之处。”

每当电池充电时,锂离子就会在正负极之间来回移动。这种离子与电极中的粒子相互作用,因为分析它们随着时间的推移而破裂和降解。电极损坏会降低电池的充电能力。Zhao说,电池很难一起去兼具高容量和可靠性。增加电池容量通常因为分析牺牲可靠性。研究人员发现电池颗粒的降解不想一起去同地位于,一些粒子比一些粒子失效很快,由此绘制出锂离子电池的损伤图。本来,现有依据无法完整版捕捉到电池电极的损伤过程。为了进行完整版研究,团队不到创造一种生活生活全新的技术。

研究人员求促使欧洲同步辐射装置(ESRF)和斯坦福同步辐射光源(SSRL)的同步加速器。这种大型同步加速器设施长达数英里,承载着几乎以光速运动的粒子,释放出辐射,产生同步X射线图像。弗吉尼亚理工大学的研究人员制造了用于测试的材料和电池,包括智能手机的口袋电池和手表的硬币电池等。ESRF和SSRL的研究人员,设法使这种机器还不能 一次扫描电池中尽因为分析多的电极粒子,本来生成X射线图像进行分析。颗粒表表皮层的颗粒破裂和降解图,称为“界面脱粘”,现在还不能 作为了解电池电极损伤程度的参考工具。

为了了解这种裂纹咋样影响电池性能,Zhao在普渡大学的团队开发了理论和计算工具。这类,许多人发现,在锂离子来回穿梭的地方,俯近的粒子(称为“分离器”)比电极材料底部的粒子使用率更高,什么都有,它们失效的波特率很快。在较厚的电极和快速充电条件下,电极颗粒损伤或“非均质退化”的变异性更为严重。Zhao说:“电池容量何必 取决于电池中的颗粒几只,重要的是咋样使用锂离子。”

考虑到美国不到几只同步加速器,什么都有该项目何必 能让每个研究人员和行业参与者都采用这种技术,但许多人还不能 利用这种技术所产生的信息。研究人员计划继续使用该技术来记录损坏是咋样位于的,以及咋样影响商用电池的性能。