Движение ионов лития в батарейке удалось визуализировать За процессом зарядки и разрядки теперь можно наблюдать
Литий-ионные аккумуляторы являются самым распространенным на сегодняшний день типом батареек: они обладают неоспоримыми преимуществами в виде высокой плотности энергии и продолжительным сроком службы. При этом литий-ионные батарейки относительно дороги в производстве, но самый большой их минус — безопасность. Батарейки могут воспламеняться или даже взрываться при перегреве или повреждениях. Британские исследователи решили попробовать сократить время зарядки литий-ионных аккумуляторов, для чего обратили внимание на поведение ионов лития внутри батарейки во время зарядки и разрядки.
Обычно для этого используют дорогостоящую и сложную рентгеновскую или электронную микроскопию, но британцы разработали собственный метод, основанный на оптической интерферометрической рассеивающей микроскопии — iSCAT (interferometric scattering microscopy). В ходе ряда экспериментов ученые отслеживали движение отдельных частиц кобальта лития в матрице электродов. iSCAT собирал рассеянный от частиц свет и визуализировал фазовые переходы между твердым раствором и литием во время получения и отдачи заряда. Границы частиц перемещаются по мере поступления и выхода ионов лития, но механизм движения отличается и зависит от того, заряжается или разряжается батарея.
На скорость зарядки батареи влияет скорость прохождения ионов лития через частицы активного материала. Скорость разрядки батарейки зависит от скорости распределения ионов лития по краям — управление этими двумя механизмами позволят значительно увеличить скорость зарядки. Исследователи надеются, что при помощи iSCAT они значительно увеличат скорость появления новых технологий хранения энергии, а разработанную методику планируется применить к изучению материалов для аккумуляторов следующего поколения, чтобы детально изучать механизмы изменения скорости зарядки и разрядки батареек.
Продвижение границы раздела фазы через активную частицу во время фазового перехода
Использованные источники:
