Xây dựng pin tốt hơn cho một tương lai tốt đẹp hơn bằng cách trực quan hóa các lỗi ở kích thước nano trong các mẫu hiện tại
Trừu tượng đồ họa. Mẫu (2022). DOI: 10.1016/j.patter.2022.100634
Một nhóm các nhà khoa học đến từ Hoa Kỳ, Canada và Đức đang giải quyết một trong những thách thức lớn nhất của thế hệ chúng ta—lưu trữ năng lượng đáng tin cậy.
Nhóm chuyên gia quốc tế, dẫn đầu là các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas A&M, đã kết hợp các kỹ thuật hình ảnh mạnh mẽ và bộ dữ liệu lớn để hiểu rõ hơn lý do pin lithium-ion hư hỏng và cách cải thiện chúng.
Cách tiếp cận sáng tạo của họ đã đưa nhóm đến gần hơn một bước để giải quyết vấn đề phức tạp này.
"Một lỗ hổng kỹ thuật tồn tại ngày nay là chúng tôi không thực sự hiểu đầy đủ những gì đang xảy ra ở cấp độ nano và đó là nơi chúng tôi đã hợp tác chặt chẽ với Nguồn sáng Canada để tận dụng một số kỹ thuật hình ảnh khác nhau để điều tra thêm," David Santos nói , Tiến sĩ hóa học Texas A&M. tốt nghiệp và là cựu thành viên của nhóm nghiên cứu của nhà hóa học Texas A&M Sarbajit Banerjee.
Nhóm đã có thể hình dung các sai sót và lập bản đồ các khuyết tật xảy ra trong pin bằng cách sử dụng chùm tia SM tại Nguồn sáng Canada (CLS)—đặt tại Đại học Saskatchewan (UofS). Phát hiện của họ gần đây đã được xuất bản trong Patterns.
Banerjee nói: “Các công cụ tia X tại Nguồn sáng Canada rất tuyệt vời để nghe lén pin và những cuộc trò chuyện bí mật nhỏ mà các ion đang thực hiện và hiểu điều gì khiến chúng hỏng hóc.
Nhóm quan tâm đến việc xác định trong thời gian thực các sai sót xảy ra. Điều này sẽ cho phép họ đo lường mối quan hệ phức tạp giữa vật liệu của pin, hình dạng của pin và các phản ứng hóa học xảy ra bên trong. Đạt được mục tiêu này sẽ cho phép các nhà nghiên cứu chủ động giải quyết các lỗi thiết kế.
Santos nói: "Pin giống như một chiếc cốc cà phê bằng gốm. Nếu bạn đổ cà phê nóng vào và đổ ra, bạn sẽ có những thay đổi về nhiệt và theo thời gian có thể dẫn đến các vết nứt trên cốc."
Những thay đổi về mặt hóa học và cơ học xảy ra trong thời gian sử dụng của pin cũng có thể dẫn đến các sai sót—chẳng hạn như các vết nứt trên cốc gốm—ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin.
Santos nói rằng những hạn chế ảnh hưởng đến hiệu suất của pin cũng liên quan đến các mối nguy hiểm về an toàn và có tác động lớn đến môi trường. Pin hiệu quả hơn có thể giúp giảm lãng phí và giúp chúng ta chuyển đổi sang lưới điện xanh hơn.
Santos nói: “Cuối cùng, việc chế tạo một loại pin tốt hơn sẽ chạm đến tất cả các khía cạnh của tính bền vững.
