广告

工程师发现钠离子电池耐用性缺陷的根源

2022-02-15 15:30:47 康奈尔大学 阅读:
对于电动汽车等新能源应用来说,能量密集、不易燃并且在较低温度下运行良好的钠离子电池是非常有前景的技术,但由于钠离子电池耐用性缺陷问题,它们长期以来都只是磷酸铁锂电池的“备胎”。日前,康奈尔大学的研究人员发现了限制钠离子电池耐用性的长期问题的根源,并于 2 月 1 日发表在《先进能源材料》杂志上。

对于电动汽车等新能源应用来说,能量密集、不易燃并且在较低温度下运行良好的钠离子电池是非常有前景的技术,但由于钠离子电池耐用性缺陷问题,它们长期以来都只是磷酸铁锂电池的“备胎”。pYEednc

日前,康奈尔大学的研究人员发现了限制钠离子电池耐用性的长期问题的根源,为制造商提供了为 21 世纪供电的新策略。pYEednc

据研究人员表示,钠离子电池耐久性差源于电池运行过程中的特定原子重组——P2-O 2相变——因为离子穿过电池无序晶体结构并最终破坏它们。虽然研究人员对相变很感兴趣,但其背后的机制一直难以研究,尤其是在电池运行期间。pYEednc

该机制的关键方面已由材料科学与工程助理教授安德烈辛格实验室的康奈尔大学团队揭示,并于 2 月 1 日发表在《先进能源材料》杂志上。博士生 Jason Huang 为第一作者。pYEednc

pYEednc

钠离子电池中的原位单粒子 X 射线衍射揭示了从 P2(左)和 O2(右)相的相变过程中原子改组的艺术表现。图片来源:Jason Huang/提供pYEednc

研究小组发现,随着钠离子在电池中移动,单个颗粒内的晶体层的错误取向会在晶体层在 P 2 -O 2相变之前突然对齐之前增加。pYEednc

“我们发现了一种新的关键机制,”Singer说。“在电池充电期间,原子突然重新排列并促进了有缺陷的相变。”pYEednc

该团队在使用康奈尔高能同步加速器源开发了一种新的 X 射线成像技术后能够观察到这一现象,这使他们能够实时和大规模地观察电池样本中单个粒子的行为。pYEednc

“意外的原子排列在传统的粉末 X 射线衍射测量中是不可见的,因为它需要看到单个阴极纳米粒子的内部,”辛格说。“我们前所未有的高通量数据使我们能够揭示微妙但关键的机制。”pYEednc

这一发现促使团队为他们正在使用的钠离子电池类型提出了新的设计方案,他们计划在未来的研究项目中进行调查。黄说,一种解决方案是修改电池化学成分,在有缺陷的过渡阶段之前给粒子引入一种战略性无序。pYEednc

“通过改变我们的过渡金属的比例,在这种情况下,镍和锰,”黄说,“我们可以引入一些无序,并可能降低我们观察到的有序效应。”pYEednc

黄说,新的表征技术可用于揭示其他纳米粒子系统中的复杂相行为,但其最佳应用可能仍留在下一代储能技术中。pYEednc

“我们正在推动钠离子电池的前沿以及我们对它们的了解,”黄说,“利用这些知识来设计更好的电池将有助于解锁未来实际应用的技术。”pYEednc

 pYEednc

责编:Demi
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 苹果将终止自研5G基带芯片,仍要继续依赖高通 据报道,苹果将停止内部 5G 调制解调器的开发,并可能继续依赖高通。根据一份新报告,苹果似乎远未实现其目标,因为它已决定停止开发内部 5G 调制解调器。这些报道现阶段尚未得到证实,但多个消息来源报道了类似的情况。
  • 爱立信推出基于“Intel 4”工艺的处理器,甚至领先于英 爱立信在其新闻稿中指出,与上一代相比,新的 RAN 处理器 6672 和无线电处理器 6372 的容量增加了四倍,效率提高了一倍。他们声称,Intel 4上的新处理器的功耗比行业基准低30%到60%。
  • 首款背接触微米光伏电池问世,阴影效应降低95% 加拿大渥太华大学领导的国际科研团队,研制出了全球首款背接触微米光伏电池,相较于普通的光伏电池,这种背接触电池正面无栅线,正负极全部挪到了电池背面,能让太阳能电池板吸收更多太阳光···
  • 首款国产LPDDR5存储芯片来了!已在小米、传音等品牌机型 长鑫存储面向中高端移动设备市场,正式推出LPDDR5系列产品,成为国内首家推出自主研发生产的LPDDR5产品的品牌,不仅进一步完善长鑫存储DRAM芯片的产品布局,更实现了国内市场零的突破。
  • B站UP主买了一颗国产卫星:微波炉大小,在轨360度拍摄宇宙 B站UP主“影视飓风”11月28日发布了最新一期视频《我们买了一颗国产卫星》。该视频播放量已成为全站排行榜榜首。视频中介绍,影视飓风和Insta360公司共同出资定制了这颗微波炉大小的卫星,装了一枚Insta360全景相机,可拍到卫星和地球的大合影。
  • 如何正确使用以确保舌簧继电器的可靠性? 当在指定的操作参数范围内使用时,舌簧继电器可以执行数百亿次操作,而性能变化很小或没有变化。例如,每天每小时运行 100 次(24 小时周期),大约需要 1141 年才能达到 10 亿次运行的里程碑。增加操作频率不应引起关注,因为要达到每分钟 100 次操作 19 年后才能达到相同的里程碑,而每秒 100 次操作则需要近 4 个月。
  • 龙芯3A6000问世,国产自研CPU最新里程碑 龙芯3A6000采用的是我国自主设计的指令系统和架构,无需依赖任何国外授权技术,是我国自主研发、自主可控的新一代通用处理器,标志着我国自主研发的CPU在自主可控程度和产品性能方面达到新高度,性能达到国际主流产品水平···
  • 苹果Vision Pro即将量产,华为也将推出麒麟芯竞品? 华为其实很早也开始了在XR领域的布局,华为的AR Engine早在汽车、手机等设备上进行了广泛的应用,截至今年十月,AR Engine的安装量已经达到了21亿次,接入的应用数量超过了4100款···
  • 阿里达摩院裁撤量子实验室,将所有仪器设备都捐给浙大 阿里达摩院确认裁撤量子实验室,实验室连带仪器设备,统统捐给浙大;对于相关资源如何开放的具体细则,以及实验室人员是否流动到浙大等问题,目前达摩院方面暂无官方回应。但据知情人士透露,浙大会接受一部分实验室相关人员,核心还是遵照“双向选择,公开竞聘”的原则和流程。
  • 台积电前研发副总裁:华为可在现有DUV设备上制造5纳米芯 被誉为"芯片大师"的台积电前研发副总裁林本坚表示,华为在现有的DUV设备上制造5纳米芯片组是可行的。
  • 6分钟充电80%,华中科技大新研究再次突破锂离子电池瓶颈 中国华中科技大学的研究人员最近提出了一种开发含有石墨基材料的快速充电锂电池的新策略。他们提出的电池设计在《自然能源》杂志上发表的一篇论文中概述,被发现实现10分钟和6分钟可分别充满91.2%和80%的电量,同时也使它们即使在充电数千次后也能保留大部分容量。
  • 模拟人工智能能否通过混合数字计算东山再起? 本文将探讨的是模拟计算这一用例的进展程度,或者其他潜在的应用以及在复兴模拟计算上的努力···
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了