新方法跟踪锂离子电池液体和固体部分内部的物理过程

导读 如果您为电动汽车充电的时间与加满一箱汽油的时间相同,会怎样?在《焦耳》杂志上发表的一篇新论文中,麦吉尔大学和蒙特利尔魁北克大学 (UQ

如果您为电动汽车充电的时间与加满一箱汽油的时间相同,会怎样?在《焦耳》杂志上发表的一篇新论文中,麦吉尔大学和蒙特利尔魁北克大学 (UQAM) 的研究人员宣布开发出一种新方法,使研究人员能够窥视锂离子电池内部,并首次跟踪物理过程电池单元的液体和固体部分都会发生这种情况。

这一突破为影响锂离子电池充电或放电速度的因素提供了新的线索,并可能为一些最重要和最广泛使用的电子设备和车辆(从笔记本电脑和手机到汽车)带来快速充电功能。电动自行车、踏板车和汽车。

由麦吉尔大学化学教授 Janine Mauzeroll 和 UQAM 化学教授 Steen B. Schougaard 领导的研究小组与欧洲同步辐射设施 (ESRF) 合作,使用高浓度 X 射线观察锂离子电池内部,发现该技术成功地绘制了电池充电或放电时锂浓度的实时变化。

“当锂离子电池充电或放电时,锂在电池内部以液体电解质和固体活性材料的形式移动,这种情况发生的速度通常取决于锂从电池一侧移动到另一侧的速度经历这两个阶段,”从事该项目的博士杰里米·道金斯 (Jeremy Dawkins) 说。Schougaard 和 Mauzeroll 实验室的学生。

“这项工作是第一个报告的方法,可以在电池运行过程中绘制锂离子电池溶液和固相中的锂,使我们能够在分子水平上量化电池的性能。”

这一发展可能会产生深远的影响,从高度专业化的电池研究社区到几乎所有使用电子设备或车辆的人。道金斯说:“这项工作很有趣,因为它为研究人员研究锂离子电池性能提供了一个重要的新工具,并且打开了许多以前关闭的大门。”

“我们希望这将加速电池研究,例如,更快地获得卓越的电极结构。这可能会转化为我们每天使用的电池的更好性能。”

据研究人员称,该项目是 的成功案例。尽管麦吉尔大学和魁北克大学蒙特利尔分校团队的总部设在蒙特利尔,但进行测量的欧洲同步辐射设施却位于法国格勒诺布尔。2020年,疫情来袭,各国政府开始实施旅行限制,该项目陷入了不确定性。

莫泽罗尔说:“麦吉尔大学理学院和魁北克大学蒙特利尔分校授予了关键的旅行豁免,以使这些测量成为可能。” 道金斯补充说:“我们在法国 ESRF 的合作者在大流行高峰期竭尽全力测量我们的样本。” “凭借意志力和一点点运气,我们在有限的时间内完成了测量。”

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