Просмотр по

Открыт метод прямого наблюдения реакций, протекающих в батареях

Открыт метод прямого наблюдения реакций, протекающих в батареях

Методика рентгеновской визуализации, разработанная специалистами Висконсинского университета в Мэдисоне и Брукхэвенской Национальной лаборатории, открывает возможность непосредственного наблюдения электрохимических процессов, протекающих в литий-ионных аккумуляторных батареях нового типа – с фторидом железа.

Теоретически, использование этого материала позволяет утроить количество энергии, запасаемой литий-ионными батареями, но на практике пока не удается реализовать его потенциал. Этому мешают две проблемы. Во-первых, батареи с фторидом железа плохо заряжаются – примерно наполовину в первый раз и еще меньше в следующий. Во-вторых, это материал высвобождает меньше энергии, чем поглотил, снижая эффективность работы батареи.

В прошлом ученые не могли получить четкой картины происходящего во фториде железа в ходе реакции из-за блокирования обзора другими компонентами батареи.

Новые эксперименты с использованием трансмиссионного рентгеновского микроскопа и синхротронного источника излучения, описанные во вчерашнем выпуске Nature Communications, позволили ученым составить химические карты реальных батарей, заполненных фторидом железа, в процессе их циклической эксплуатации.

Авторы исключили фоновые сигналы, засорявшие картинку, и смогли точно визуализировать и измерить изменения, происходящие с фторидом железа в наномасштабе при поглощении и высвобождении энергии. Отслеживая каждую индивидуальную реакцию с ранее недостижимой точностью они выяснили, что новый материал наилучшим образом заряжается если имеет пористую микроструктуру. Проблема неполной разрядки будет углубленно изучаться на следующих этапах работы, хотя уже сейчас ученые получили некоторые предварительные результаты.

Помимо совершенствования батарей, новая технология визуализации, по прогнозам ее авторов, будет применяться для улучшения других процессов, например, производства неорганических керамик или тонкопленочных солнечных элементов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *