Silvia Cernea Clark, Rays Universiteti

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriZeyuan Li və Ming Tang. Kredit: Jorge Vidal / Rays Universiteti

Daha qalın akkumulyator elektrodları daha yüksək enerji sıxlığı vəd edən daha aktiv materiallara yığılır. Bununla belə, litium-ion batareyanın performansına gəldikdə, elektrod materiallarının termodinamik xüsusiyyətləri onların struktur dizaynından daha vacibdir.

Material alimi Ming Tang-ın rəhbərlik etdiyi Rays Universitetinin tədqiqatçıları qrupu göstərdi ki, qalın akkumulyator elektrodlarında istifadə olunan materiallar demək olar ki, eyni quruluşa malik olsa belə, onların daxili kimyası enerji axınına və buna görə də performansa fərqli təsir göstərir. Bu tapıntı, elektrod materialında müxtəlif naxış üsulları vasitəsilə məsamə kanallarının yaradılmasının zəif reaksiya vahidliyini azalda biləcəyini iddia edən ənənəvi müdrikliyə ziddir .

“Qalın” akkumulyator elektrodları daha çox enerji saxlayır ki, bu da telefonun ömrünü uzatmaq və ya elektrikli avtomobili doldurmaq üçün əladır, lakin məhdud istifadə imkanları səbəbindən tez doldurmaq və boşalmaqda çətinlik çəkir”, – Rays doktorantı və tədqiqatın ilk müəllifi Zeyuan Li deyib. “Təsəvvür edin ki, qalın süngəri bərabər şəkildə su ilə doldurmağa çalışırsınız, lakin su süngərin yalnız bir hissəsinə daxil olur və qalan hissəsini quru buraxır – bu, “qalın” elektrodlarla bağlı problemdir.”

Advanced Materials -da nəşr olunan bir araşdırmaya görə , tədqiqatçılar iki ümumi litium-ion batareya elektrod materialını – litium dəmir fosfat (LFP) və NMC kimi tanınan bir nikel manqan kobalt oksid qarışığını müqayisə etdilər və sonuncunun oxşar struktur xüsusiyyətlərinə baxmayaraq daha yaxşı performans göstərdiyini göstərdilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=2793866484&adk=2520359048&adf=1100001614&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1752133748&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-07-thick-battery-electrodes-chemistry-key.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzOC4wLjcyMDQuOTciXV0sMF0.&dt=1752133747994&bpp=15&bdt=200&idt=65&shv=r20250708&mjsv=m202507020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1752133642%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1752133642%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3D878d521b85743f4c%3AT%3D1751526237%3ART%3D1752133642%3AS%3DAA-AfjZCLruwaFzoQORvGPwXS3Y2&prev_fmts=0x0%2C1200x280&nras=1&correlator=2537017052267&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1667&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353387%2C95362655%2C95365235%2C95365460%2C95365700%2C95359266%2C95365797%2C95360684&oid=2&pvsid=7756724861967304&tmod=1856314984&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=2&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=2&fsb=1&dtd=335

“Biz LFP elektrodlarının əyri litium axını səbəbindən daha çox daxili çatlama və tutum itkisi ilə eyni velosiped şəraitində sınaqdan keçirildikdə NMC-dən daha sürətli xarab olduğunu gördük” dedi. “Əgər qeyri-bərabər axın yalnız məsamə kanallarının ölçüləri və düzülüşü ilə bağlı olsaydı, elektrodlar eyni şəkildə davranmalıdır.”

Brookhaven Milli Laboratoriyasında yüksək rezolyusiyaya malik rentgen görüntüləməsindən istifadə edən tədqiqatçılar istifadə zamanı hər bir elektrodda litium ionlarının hara getdiyini izləyiblər. LFP elektrodları ayırıcıya – batareyanın katodu ilə anod arasında keçirici membrana baxan səthin yaxınlığında güclü reaksiya “isti nöqtələri” göstərdi, daha dərin bölgələr isə əsasən hərəkətsiz qaldı. Bu qeyri-bərabərlik hətta batareyanı dayandırdıqdan sonra da davam etdi. Bunun əksinə olaraq, NMC elektrodları daha balanslaşdırılmış reaksiya profillərinə malik idi.

“Biz tapdıq ki, materialın termodinamik xassələri reaksiyanın necə yayılacağını diktə edir” dedi Raysda materialşünaslıq və nanoemühəndislik kafedrasının dosenti və tədqiqatın müvafiq müəllifi Tang. “Bu, bizə batareya dizaynı haqqında yeni fikir verir və inşallah qalın batareya elektrodları üçün səmərəliliyin artırılmasında rol oynayacaq.”

Tapıntılar komandanı mühəndislərə akkumulyator materialının qalın elektrodlarda nə qədər yaxşı performans göstərəcəyini qiymətləndirməyə kömək etmək üçün “reaksiya vahidliyi nömrəsi” adlı yeni metrik hazırlamağa sövq etdi. Nömrə reaksiya davranışına təsir edən həm struktur, həm də termodinamik amilləri əhatə edir.

Rays Təkmil Materiallar İnstitutunun üzvü olan Tang, “Qeyri-bərabər köhnələn batareyalar daha tez ölür və qiymətli saxlama qabiliyyətini itirir” dedi. “Bu kəşf mühəndislərə qalın elektrodların işini yaxşılaşdırmaq üçün material, mikrostruktur, həndəsə və s. baxımından düzgün resept seçmək üçün yeni təlimat verir.”

Daha çox məlumat: Zeyuan Li və başqaları, Qalın batareya elektrodlarında elektrod termodinamikasının reaksiyanın heterojenliyinə təsirinin araşdırılması, qabaqcıl materiallar (2025). DOI: 10.1002/adma.202502299

Jurnal məlumatı: Təkmil materiallar Rays Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir