Röntgenmikroskopi: batteriframsteg genom djup inblick i litiumjonbatteriers nanostrukturer

StockholmNya framsteg inom batteriteknologi förbättrar energilagringen genom avancerade röntgenmikroskopiska metoder. Forskare arbetar med att öka kapaciteten hos litiumjonbatterier genom att använda lageruppbyggda litiumrika övergångsmetalloxider (LRTMO) i batteriets katoder. Dessa material har en hög energipotential men förlorar snabbt sin effektivitet efter flera laddningscykler. Forskare från olika kinesiska institutioner, i samarbete med röntgenmikroskopiexperter från BESSY II, undersöker de strukturella och kemiska förändringar som leder till denna snabba åldring.

Forskare på BESSY II använder ett speciellt verktyg som kallas röntgenmikroskop (TXM) för att noggrant studera de små delarna i batterimaterial. Denna nya metod möjliggör att utforska:

3D-tomografi och nanospektroskopi av material. Visualisering av lokala gitterdeformationer och fasövergångar på nanometernivå. Element-specifik energiavbildning som ger en fyrdimensionell vy av strukturer.

Läs också:

Idag · 15:23

Hormonbehandling förbättrar transpersoners hälsa men ökar risken för hjärtproblem, visar ny studie

Dessa nya metoder förändrar vår förståelse av litiumjonbatterier på mikronivå. Dr. Peter Guttmanns röntgenstudie, i kombination med andra detaljerade tester, ger viktig information. Långsam laddning verkar orsaka oönskade förändringar och syreförlust, medan snabb laddning leder till strukturella förändringar och ojämn spridning av litiumjoner. Denna djupgående analys av batteriförändringar hjälper forskare att utforma batterier som håller längre och presterar bättre.

Denna studie har betydelse långt utöver akademiska skäl. I takt med att behovet av effektiv energilagring ökar globalt, söker industrier efter hållbara och långlivade batterier. Genom att förstå hur LRTMOs beter sig både strukturellt och kemiskt kan tillverkare utveckla katoder som förblir stabila genom många uppladdningscykler. Detta kan leda till mer slitstarka batterier för elfordon, bärbar elektronik och förnybara energilagringssystem.

Forskningen betonar vikten av att studera hur material beter sig i realtid vid laddning och urladdning av batterier. Forskare använder röntgenmikroskopi för att identifiera problem och utveckla lösningar. Detta arbete syftar till att göra batterier starkare, mer effektiva och oumbärliga för hållbar energi.