اكتشف فريق بحث لماذا تتحلل البطاريات سريعة الشحن بشكل أسرع بكثير من البطاريات العادية عن طريق إنشاء أكثر الصور تفصيلاً للبطارية بعد استخدام التصوير المقطعي بالأشعة السينية.

قام العلماء بقيادة كينزي تشاو - الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية بجامعة بوردو - ببناء بطاريات من جميع الأنواع ، من بطاريات الهاتف إلى بطاريات بطاريات الأزرار الصغيرة التي تضعها في الساعات ، لكن قل أن هذه المشكلة تؤثر على جميع أنواع بطاريات الليثيوم أيون ، بما في ذلك تلك المستخدمة في Teslas وغيرها من البطاريات الكهربائية سيارات.

قاموا باختبارها بسرعات شحن مختلفة قبل استخدام مزيج من تقنيات التصوير والاصطناعية الذكاء لإنشاء الصور الأكثر تفصيلاً للبطارية في التاريخ ، وصولاً إلى الجسيم مستوى.

الجسيمات الفردية للكاثود. جسيمات الفشار هي الجسيمات التالفة. الائتمان: بوردو
(رصيد الصورة: الجسيمات الفردية للكاثود. جسيمات الفشار هي الجسيمات التالفة. الائتمان: بوردو)

تدعي الدراسة أن زيادة سعة البطارية تقلل من موثوقيتها. يكون هذا التباين في تلف جزيئات القطب أكثر شدة في الأقطاب الكهربائية السميكة - مثل تلك المستخدمة في البطاريات عالية السعة ، وبطاريات الشحن السريع - وأثناء ظروف الشحن السريع. "لا تعتمد سعة البطاريات على عدد الجسيمات الموجودة في البطارية ؛ ما يهم هو كيفية استخدام أيونات الليثيوم ، "

يقول تشاو.

كيف ولماذا تتحلل بطارية ليثيوم أيون

اكتشف Zhao وفريقه أن الجسيمات القريبة من الفصل بين الكاثود والأنود تفشل أكثر بسرعة أكبر من الجزيئات البعيدة بسبب نشاط أيونات الليثيوم التي تتحرك ذهابًا وإيابًا هذين الاثنين القطع.

يقول Zhao في مقطع فيديو يعرض البحث: "يعتبر معظم الناس البطاريات نظامًا كهروكيميائيًا وليس نظامًا ميكانيكيًا ، ولكن في الواقع ، تعتبر البطارية نظامًا ميكانيكيًا. إنه يتشوه بشكل كبير بين الدورات ويعد التدهور الميكانيكي أحد المشكلات الرئيسية [في تدهور الأداء]. "

يوضح جاو أن بطارية الليثيوم أيون تتكون من ثلاثة مكونات رئيسية ، كاثود ، وأنود ، وطبقة فصل. نظر الفريق إلى الكاثودات بمقياس ملليمتر باستخدام التصوير المقطعي بالكمبيوتر الصغير بمقياس ملليمتر. ثم استمروا في التكبير ، أولاً باستخدام مجهر الإسقاط بمقياس 20 ميكرومتر وأكثر في التصوير على مستوى الجسيمات باستخدام مجهر الأشعة السينية للإرسال (TXM) وصولاً إلى 5 ميكرومتر.

باستخدام TXM ، تمكنوا من تصوير الجسيمات الفردية بتفاصيل رائعة ، وإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد و اكتشاف تشققات في البطارية ناتجة عن عملية الشحن على أساس كل جسيم ، مثل هذه الصورة عروض:

الائتمان: بوردو
(رصيد الصورة: بوردو)

استخدموا هذه التقنية لرسم خريطة للكاثود بأكمله ، واكتشفوا أن التحلل يحدث بشكل أسرع في بعض الجسيمات. إنه لا يحدث حتى في نفس المناطق. إنه يحدث فقط في أماكن مختلفة بسرعات مختلفة.

فكيف يمكنك إصلاح هذا؟ الأمر متروك لشركات تصنيع البطاريات مثل باناسونيك. لم يحاول الباحثون إيجاد حل للتدهور. بدلاً من ذلك ، أرادوا إنشاء صور توضح كيفية حدوث التدهور وكيف تؤثر على أداء البطاريات ، ولماذا يحدث كل هذا حتى يمكن للمصنعين الاطلاع على هذه البيانات ومعرفة ذلك حلول:

تسلط هذه الدراسة الضوء على أن رسم الخرائط الإحصائية للتحول الكيميائي الميكانيكي يقدم طريقة تشخيص لـ استخدام الجسيمات وتلاشيها ، وبالتالي يمكن أن يحسن صياغة القطب الكهربائي للبطاريات سريعة الشحن " تشاو.

نأمل أن نرى التغييرات قريبًا. مع ال تحتدم حرب مجنونة سريعة الشحنيمكن أن تبدأ البطاريات في الاحتراق قريبًا بعد شهرين من التشغيل.

  • تتمتع هذه الهواتف الذكية بأطول عمر للبطارية

احصل على وصول فوري إلى الأخبار العاجلة وأهم المراجعات والصفقات الرائعة والنصائح المفيدة.

شكرًا لك على الاشتراك في دليل Tom. سوف تتلقى رسالة بريد إلكتروني للتحقق قريبا.

كان هناك مشكلة. يرجى تحديث الصفحة وحاول مرة أخرى.

لا بريد مزعج ، نحن نعد. يمكنك إلغاء الاشتراك في أي وقت ولن نشارك بياناتك مطلقًا دون إذنك.