మంచి బ్యాటరీల కోసం మంచి ఆకృతి

కానీ ఒక అంశం – ఉపయోగించిన లోహాల ఆకృతి – చారిత్రాత్మకంగా పట్టించుకోలేదు.

“లిథియం మరియు సోడియం వంటి మృదువైన లోహాలు బ్యాటరీల ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్లు కావడానికి అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉన్నాయి, భవిష్యత్తులో అధిక-శక్తి పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీల కోసం లిథియం అంతిమ యానోడ్ పదార్థంగా పరిగణించబడుతుంది” అని మాలిక్యులర్ ఇంజనీరింగ్‌లో లివ్ ఫ్యామిలీ ప్రొఫెసర్ ఉచికాగో పిఎంఇ ప్రొఫెసర్ షిర్లీ మెంగ్ చెప్పారు. “ధాన్యం ధోరణిని అర్థం చేసుకోవడంలో అంతరం ఉంది, దీనిని ఆకృతి అని కూడా పిలుస్తారు, ఇటువంటి కారకం పునర్వినియోగపరచదగిన మెటల్ బ్యాటరీ పనితీరును ఎలా ప్రభావితం చేస్తుంది.”

మెంగ్ యొక్క ప్రయోగశాల ఫర్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ అండ్ కన్వర్షన్ మరియు ఇండస్ట్రీ పార్టనర్ థర్మో ఫిషర్ సైంటిఫిక్ నుండి వచ్చిన ఒక కొత్త కాగితం ఆ అవరోధం ద్వారా విరిగింది, లోహం యొక్క ఆకృతిని మెరుగుపరచడం పనితీరును మెరుగుపరిచింది.

ఈ రచన ఈ రోజు జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది జూల్.

“మా పనిలో, లిథియం మెటల్ మరియు ప్రస్తుత కలెక్టర్ మధ్య సిలికాన్ యొక్క పలుచని పొరను జోడించడం కావలసిన ఆకృతిని సృష్టించడానికి సహాయపడుతుందని మేము కనుగొన్నాము” అని ఉచికాగో పిఎంఇ రీసెర్చ్ అసోక్ చెప్పారు. ప్రొఫెసర్ మింగ్‌హావో జాంగ్, న్యూ వర్క్ యొక్క మొదటి రచయిత. “ఈ మార్పు లిథియం మెటల్ ఉపయోగించి ఆల్-సోలిడ్-స్టేట్ బ్యాటరీలలో బ్యాటరీ యొక్క రేటు సామర్థ్యాన్ని దాదాపు పది రెట్లు మెరుగుపరిచింది.”

‘ఆకృతిని ట్వీకింగ్’

బ్యాటరీ యానోడ్ కోసం అనువైన ఆకృతి అనేది ఉపరితల విమానం వెంట అణువులు త్వరగా కదలగలవు. ఈ వేగవంతమైన కదలిక బ్యాటరీ ఛార్జ్ మరియు వేగంగా విడుదల చేయడానికి సహాయపడుతుంది.

“సాఫ్ట్ మెటల్ యొక్క ఉపరితల శక్తిలో తేడాలు నిజంగా ఆకృతిని మార్చగలవని మేము గ్రహించాము” అని జాంగ్ చెప్పారు. “లిథియం లేదా సోడియం మెటల్ ఉన్న బ్యాటరీలు ఈ అల్లికలపై ఇష్టపడే రేటు సామర్ధ్యం కోసం ఆధారపడతాయి కాబట్టి, మృదువైన లోహాల ఆకృతిని ట్వీకింగ్ శక్తి సాంద్రతలను మెరుగుపరుస్తుందా అని బృందం ఆశ్చర్యపోయింది.”

దీనిని పరిశోధించడానికి మైక్రోస్కోపీలో అడ్డంకిని పొందడం అవసరం. పదార్థాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి, సమూహం ప్లాస్మా ఫోకస్డ్ అయాన్ బీమ్-స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ (పిఎఫ్‌ఐబి-SEM) లో ఎలక్ట్రాన్ బ్యాక్‌స్కాటర్ డిఫ్రాక్షన్ (EBSD) మ్యాపింగ్‌తో కపుల్డ్ మిల్లింగ్‌ను కలుపుతుంది. కలిసి, రెండు పద్ధతులు కొత్త మార్గాల్లో ఆకృతిని అధ్యయనం చేయగలిగాయి.

“మృదువైన లోహాలపై ఆకృతి సమాచారాన్ని సేకరించడం సవాలుగా ఉంది, ప్రధానంగా ఆసక్తి ఉన్న ప్రాంతాన్ని యాక్సెస్ చేయడంలో ఇబ్బందులు మరియు లిథియం మరియు సోడియం మెటల్ యొక్క రియాక్టివిటీ” అని స్టడీ కో-రచయిత జావో లియు, థర్మో ఫిషర్ సైంటిఫిక్ సీనియర్ మార్కెట్ డెవలప్‌మెంట్ మేనేజర్, ఇది ఒక స్థాపన ఉచికాగో ఎనర్జీ ట్రాన్సిషన్ నెట్‌వర్క్ సభ్యుడు. “ఈ అధ్యయనానికి PFIB-EBSD కలయిక బాగా సరిపోతుంది, ఎందుకంటే PFIB సెల్ స్టాక్‌లోని ఆసక్తి ఉన్న ప్రాంతాన్ని సమర్థవంతంగా యాక్సెస్ చేయగలదు, తక్కువ లోపాలతో అధిక-నాణ్యత ఉపరితలాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అయితే EBSD మృదువైన లోహంపై వివరణాత్మక ఆకృతి సమాచారాన్ని అందిస్తుంది.”

ఈ బృందం ఎల్‌జి ఎనర్జీ సొల్యూషన్ యొక్క ఫ్రాంటియర్ రీసెర్చ్ లాబొరేటరీతో భాగస్వామ్యం కలిగి ఉంది, ఇది సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని వాణిజ్యీకరించడానికి పని చేస్తుంది.

“ఎల్జీ ఎనర్జీ సొల్యూషన్ వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న బ్యాటరీ మార్కెట్లో ముందుకు సాగడానికి పరిశోధన సహకారాన్ని చురుకుగా అనుసరిస్తుంది” అని ఎల్జి ఎనర్జీ సొల్యూషన్ యొక్క సీనియర్ పరిశోధకుడు జియాంగ్ బీమ్ లీ చెప్పారు. “ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు మరియు ఇంధన నిల్వ కోసం డిమాండ్ పెరుగుతూనే ఉన్నందున, మా ఉత్పాదక నైపుణ్యాన్ని విశ్వవిద్యాలయాల నుండి వినూత్న పరిశోధనలతో కలపడం యొక్క ప్రాముఖ్యతను మేము గుర్తించాము.

పరిశోధకుల తదుపరి సవాలు ఏమిటంటే, 5 మెగాపాస్కల్స్ (MPA) నుండి 1 MPa వరకు పరీక్ష సమయంలో ఉపయోగించిన ఒత్తిడిని తగ్గించడం, వాణిజ్యపరంగా లభించే బ్యాటరీల ప్రస్తుత పరిశ్రమ ప్రమాణం. సోడియంపై ఆకృతి యొక్క ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయాలని వారు యోచిస్తున్నారు, ఇది మెంగ్ చాలాకాలంగా చవకైన, తక్షణమే లిథియంకు అందుబాటులో ఉన్న ప్రత్యామ్నాయంగా అధ్యయనం చేసింది.

“మృదువైన లోహాలలో ఆకృతి ఎలా ఏర్పడుతుందో మేము ఇప్పుడు అర్థం చేసుకున్నందున, సోడియం మెటల్ వేగవంతమైన అణు విస్తరణకు ఆకృతిని కలిగి ఉండటానికి ఇష్టపడుతుందని మేము ict హించాము” అని జాంగ్ చెప్పారు. “దీని అర్థం ఆల్-సాలిడ్-స్టేట్ బ్యాటరీలలో సోడియం యొక్క యానోడ్గా ఉపయోగించడం వల్ల భవిష్యత్ శక్తి నిల్వలో పెద్ద పురోగతికి దారితీస్తుంది.”