Batterijrevolutie ontdekt: inzicht in verbeterde opslag met geavanceerde röntgenmicroscopietechnieken

AmsterdamRecente vooruitgang in batterijtechnologie leidt tot verbeterde energiebuffering door het gebruik van geavanceerde röntgenmicroscopietechnieken. Wetenschappers proberen de capaciteit van lithium-ionbatterijen te vergroten door zich te richten op gelaagde lithiumrijke overgangsmetaaloxiden (LRTMO's) voor de cathodes van de batterijen. Deze materialen hebben potentieel voor hoge energieopslag, maar vertonen de neiging snel te verslechteren na meerdere laadcycli. Onderzoekers van diverse Chinese instituten, samen met röntgenmicroscopiedeskundigen van BESSY II, bestuderen de structurele en chemische veranderingen die deze snelle veroudering veroorzaken.

Onderzoekers bij BESSY II gebruiken een speciaal instrument genaamd de transmissie röntgenmicroscoop (TXM) om de kleine onderdelen van batterijmaterialen nauwkeurig te bestuderen. Met deze innovatieve methode kunnen ze onderzoeken:

3D-tomografie en nanospectroscopie van materialen. Visualisatie van lokale roosterverstoringen en faseovergangen op nanometerschaal. Beeldvorming van elementspecifieke energieniveaus biedt een driedimensionaal inzicht in structuren.

Lees ook:

Vandaag · 15:23

Hormoontherapie transformeert de metabolische gezondheid van transgender personen: langetermijneffecten en gezondheidsaanbevelingen onthuld

Nieuwe technieken revolutioneren ons begrip van lithium-ionbatterijen op microscopisch niveau. Het onderzoek van Dr. Peter Guttmann met zijn röntgenanalyse, in combinatie met andere gedetailleerde tests, levert cruciale inzichten op. Langzaam opladen lijkt ongewenste veranderingen en zuurstofverlies te veroorzaken, terwijl snel opladen leidt tot structurele veranderingen en een ongelijke verspreiding van lithiumionen. Door deze gedetailleerde observatie kunnen onderzoekers batterijen ontwerpen die langer meegaan en beter presteren.

Deze studie heeft meer dan alleen academisch belang. Nu de wereldwijde vraag naar efficiënte energieopslag groeit, zijn industrieën op zoek naar batterijen die duurzaam en lang meegaan. Door inzicht te krijgen in hoe LRTMO's zich structureel en chemisch gedragen, kunnen fabrikanten kathodes ontwikkelen die stabiel blijven gedurende vele laadcycli. Dit kan leiden tot duurzamere batterijen voor elektrische voertuigen, draagbare elektronica en systemen voor de opslag van hernieuwbare energie.

Het onderzoek benadrukt het belang van het bestuderen van hoe materialen zich gedragen tijdens het opladen en ontladen van batterijen in real-time. Wetenschappers maken gebruik van röntgenmicroscopie om problemen te identificeren en oplossingen te ontwikkelen. Dit werk heeft als doel om batterijen krachtiger, efficiënter en onmisbaar voor duurzame energie te maken.