Da Lithium-Ionen-Batterien durch ihren Pfand in Unterhaltungselektronik, Autos und Stromspeichern zu einem allgegenwärtigen Teil unseres Lebens geworden sind, nach sich ziehen Forscher daran gearbeitet, ihre Leistung, Eta und Langlebigkeit zu verbessern.
Wie in einem in Nature Materials veröffentlichten Kautel beschrieben, führten Wissenschaftler jener University of California, Irvine und des Brookhaven Patriotisch Laboratory eine detaillierte Untersuchung von Schichtkathoden mit hohem Nickelgehalt durch, die wie vielversprechende Komponenten in Batterien jener nächsten Generation gelten. Superauflösende Elektronenmikroskopie in Komposition mit Deep Machine Learning ermöglichte es dem UCI-geführten Team, winzige Veränderungen an jener Grenzfläche von Materialien zu entschlüsseln, die in Lithium-Ionen-Batterien sandwichartig zusammengefügt sind.
„Wir sind vornehmlich an Nickel wissensdurstig, da es uns beim Überleitung von Kobalt wie Kathodenmaterial helfen kann“, sagte Cobalt-Schreiber Huolin Xin, UCI-Professor pro Physik und Sternkunde. „Kobalt ist giftig, von dort ist es gefährlich, es abzubauen und zu leiten, und es wird an Orten wie jener Demokratischen Republik Kongo oft unter zwischenmenschlich repressiven Bedingungen abgebaut.“
Damit die Wandel jedoch vollwertig umgesetzt werden kann, sollen Batterieentwickler wissen, welches in den Zellen vor sich geht, wenn sie wiederholt freisprechen und wieder geladen werden. Es wurde festgestellt, dass die hohe Energiedichte von Nickel-beschichteten Lithium-Ionen-Batterien vereinen schnellen chemischen und mechanischen Zerfall jener Komponentenmaterialien von LIBs verursacht.
Dasjenige Team verwendete ein Transmissionselektronenmikroskop und atomistische Simulationen, um zu firm, wie sich Oxidationsphasenübergänge hinauf Batteriematerialien auswirken und Unvollkommenheiten in einer weiterhin recht gleichmäßigen Oberfläche verursachen.
„Dieses Projekt, dies sich stark hinauf wenige jener weltweit leistungsstärksten Mikroskopietechnologien und fortschrittliche datenwissenschaftliche Ansätze stützte, ebnet den Weg pro die Optimierung von Lithium-Ionen-Batterien mit hohem Nickelgehalt“, sagte Xin. „Dasjenige Wissen, wie ebendiese Batterien hinauf atomarer Pegel gehen, wird Ingenieuren helfen, LIBs mit erheblich verbesserter Leistung und verbesserten Lebenszyklen zu gedeihen.“
Dasjenige vom US-Energieministerium finanzierte Projekt stützte sich hinauf Einrichtungen des Brookhaven Patriotisch Laboratory in Upton, New York, und des UC Irvine Materials Research Institute. Zu den Cobalt-Autoren des Papiers gehörten Chunyang Wang, UCI-Postdoktorand pro Physik und Sternkunde; Tianjiao Lei, Postdoktorand jener UCI in Materialwissenschaft und -technik; und Kim Kisslinger und Xuelong Wang vom Brookhaven Patriotisch Laboratory.
Forschungsbericht: Granularität komplexer Intralayer-Übergangsmotive in Schichtkathodenmaterialien mit hohem Ni-Gehalt pro Lithium-Ionen-Batterien
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Universität von Kalifornien – Irvine
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