Przełomy w bateriach: jak mikroskopia rentgenowska zmienia przyszłość przechowywania energii

WarsawNiedawne postępy w technologii baterii prowadzą do lepszych możliwości magazynowania energii dzięki wykorzystaniu zaawansowanej mikroskopii rentgenowskiej. Naukowcy starają się zwiększyć pojemność baterii litowo-jonowych, koncentrując się na warstwowych tlenkach metali przejściowych bogatych w lit (LRTMO) stosowanych w katodach. Materiały te mają potencjał do generowania wysokiej energii, ale szybko się zużywają przy wielu cyklach ładowania. Badacze z różnych chińskich instytucji, wspólnie z ekspertami od mikroskopii rentgenowskiej z BESSY II, badają zmiany strukturalne i chemiczne, które powodują to szybkie starzenie się materiałów.

Naukowcy z BESSY II wykorzystują unikalne narzędzie zwane mikroskopem rentgenowskim do transmisji (TXM) do dokładnego badania drobnych elementów materiałów baterii. Ta innowacyjna metoda umożliwia im analizę:

• Trójwymiarowa tomografia i nanospektroskopia materiałów.
• Wizualizacja lokalnych zniekształceń sieci krystalicznej oraz faz przejściowych na poziomie nanometrowym.
• Obrazowanie poziomów energetycznych specyficzne dla pierwiastków, oferujące czwarty wymiar strukturalny.

Nowe techniki zmieniają nasze rozumienie baterii litowo-jonowych na bardzo małą skalę. Badanie rentgenowskie prowadzone przez dr. Petera Guttmanna, w połączeniu z innymi dokładnymi testami, dostarcza istotnych informacji. Powolne ładowanie wydaje się powodować niepożądane zmiany i utratę tlenu, podczas gdy szybkie ładowanie prowadzi do zmian strukturalnych i nierównomiernego rozmieszczenia jonów litu. Dzięki tak dokładnej analizie zmian w bateriach, naukowcy mogą projektować baterie, które działają dłużej i lepiej.

Zobacz również:

Dzisiaj · 15:23

Hormonoterapia zmienia zdrowie metaboliczne osób transpłciowych: nowa analiza Instytutu Karolinska

Badanie to ma istotne znaczenie nie tylko w celach naukowych. W miarę jak rośnie globalne zapotrzebowanie na efektywne magazynowanie energii, przemysł szuka trwałych i długowiecznych baterii. Dzięki zrozumieniu zachowań strukturalnych i chemicznych LRTMO, producenci mogą tworzyć katody, które pozostają stabilne w trakcie wielu cykli ładowania. To może prowadzić do produkcji bardziej wytrzymałych baterii dla pojazdów elektrycznych, przenośnej elektroniki i systemów magazynowania energii odnawialnej.

Badania podkreślają, jak ważne jest badanie zachowania materiałów w czasie rzeczywistym podczas ładowania i rozładowywania baterii. Naukowcy korzystają z mikroskopii rentgenowskiej, aby zidentyfikować problemy i opracować rozwiązania. Prace te mają na celu wzmocnienie i zwiększenie wydajności baterii, czyniąc je kluczowymi dla zrównoważonej energii.