Главная > Выставка > Содержание
Отверстия в электроде
Feb 24, 2017

Перезаряжаемые литиевые батареи с катодами, состоящий из никеля, марганца и кобальта, рассматриваются как наиболее мощным сегодня. Но они, тоже, имеют ограниченный срок службы. Уже в первом цикле они теряют до 10% их вместимости. Почему это происходит и что можно сделать, чтобы облегчить последующие постепенная утрата способности теперь исследована подробно группой ученых, используя позитронов в техническом университете Мюнхена (ТУМ).

1349837Так называемые NMC батареи, чьи катодов состоят из смеси никеля, марганца, кобальта и лития во многом вытеснили обычные литий кобальта оксид батарей на рынке. Они дешевле и безопаснее и таким образом развертываются в электрических и гибридных автомобилей, среди других приложений.

Но в конечном счете, менее 50 процентов атома лития способствовать фактической способности. Электроды, расследовались на ту Мюнхен освобождены 62 процентов их литий атомов во время первого разряда, лишь 54 процента из них вернулись после подзарядки.

Хотя потери значительно ниже в последующих циклах, потенциал продолжает постепенно уменьшаться. После нескольких тысяч циклов оставшейся ёмкости настолько мал, что батарея становится непригодным для использования.

Расследования, проводимые другими группами показали, что во время зарядки литий не все атомы найти свой путь обратно в соответствующих вакансий в кристаллической решетке. Однако предыдущие методы не смогли пролить свет на основные атомные процессы.

Решение, как так часто, заключается в междисциплинарного сотрудничества: Ирмгард Бухбергера, научный сотрудник кафедры технической электрохимии в ту Мюнхен обратился к Стефан Зейдльмаером, который также исследует аккумуляторных технологий в Хайнц Майер-Лейбница центр (MLZ) в источнике нейтронные исследования FRM II.

Он организовал контакт для Кристофа Hugenschmidt, который руководит NEPOMUC инструмент на MLZ. Прибор генерирует позитроны, античастицами для электронов. Они могут использоваться для непосредственно поиска вакансий в кристаллических решеток.

«Как крошечные и чрезвычайно мобильный частицы, позитроны можно легко зонд материи. Когда они встречаются электрона, позитроны мгновенно уничтожены на флэш-накопителе энергии. Однако, когда они находят вакансии в кристаллической решетке, позитроны значительно дольше продержаться,» объясняет Маркус Reiner, который проводил эксперименты на NEPOMUC инструмента.

Так как позитроны остаются кратко захваченных в вакантных мест решетки, прежде чем они в конечном итоге распадаются, позитронной аннигиляции спектроскопии, как техника называется, может использоваться для сделать точные выводы о непосредственной близости и что с очень высокой чувствительностью, что позволяет определение концентраций вакансии как низко как 1:10 млн.

Исследования ясно показывает, что затяжной «пустоты» в решетке материала катода сопровождать необратимой потере мощности, и что это объясняется заполнение вакансий в материале.

«Теперь это до нас, как аптеки,» сказал профессор Юбер Gasteiger, кафедра технической электрохимии. «Использование целевых модификаций материала катода, мы можем искать возможности обойти этот барьер.»

«Источник нейтронов Гархинг исследований является чрезвычайно полезным инструментом для исследований батарея,» говорит Ральф Жиль, который координирует измерений на FRM II для исследовательского проекта ExZellTUM батареи. «Используя нейтронов, мы можем наблюдать малые атомов как литий очень хорошо во время работы, даже через металлический корпус. Позитроны мы сейчас разработали еще один вариант для понимания процессов лучше и повышение их.»

Исследование финансировалось немецкого федерального министерства образования и научных исследований (BMBF) в контексте проекта ExZellTUM. Операция в совпадающих Допплер-расширение спектрометр, используемые в исследовании было также финансируется