«Одна особая проблема, которую мы хотели решить, состояла в том, чтобы сделать измерения, 3D и достаточно быстрые, так, чтобы они могли быть сделаны во время цикла зарядки аккумулятора», объясняет профессор Химии Нью-Йоркского университета Алекседж Джершоу, ведущий автор газеты. «Это было сделано возможным при помощи внутренних процессов увеличения, которые позволяют измерять маленькие особенности в клетке, чтобы диагностировать общие механизмы отказа батареи. Мы полагаем, что эти методы могли стать важными методами для разработки лучших батарей».
Работа, описанная на Слушаниях Национальной академии наук, сосредотачивается на перезаряжающихся Литий-ионных (Литий-ионных) батареях, которые используются в сотовых телефонах, электромобилях, ноутбуках и многой другой электронике. Многие рассматривают литиевый металл как обещание, очень эффективный материал электрода, который мог повысить работу и уменьшить вес батареи. Однако во время батареи, перезаряжающей его, создает депозиты – или «дендриты» – который может вызвать исполнительные проблемы потери и безопасности, включая огни и взрывы.
Поэтому контроль роста дендритов крайне важен для производства высокоэффективных батарей с этим материалом.Текущие методы для того, чтобы сделать так, развитый ранее той же самой командой, использовали технологию МРТ, чтобы посмотреть на литиевые дендриты непосредственно. Однако такие процедуры привели к более низкой чувствительности и ограничили резолюцию, мешая видеть дендриты в 3D и точно понимать условия, при которых они накапливаются.С этим в памяти, исследователи стремились увеличить этот процесс, сосредотачиваясь на окружающих электролитах лития – вещества раньше перемещали обвинения между электродами.
Определенно, они нашли, что изображения МРТ электролита стали сильно искаженными около дендритов, обеспечив очень чувствительную меру того, когда и где они растут.Кроме того, визуально захватывая эти искажения, ученые смогли построить 3D изображение дендритов из быстрых экспериментов МРТ. Альтернативные методы обычно не работают над зарядкой клеток и требуют, чтобы батареи были открыты, таким образом разрушив древовидную структуру и изменив химию клетки.«Метод исследует пространство и материалы вокруг дендритов, а не самих дендритов», объясняет Эндрю Илотт, постдокторант Нью-Йоркского университета и ведущий автор газеты. «В результате метод более универсален.
Кроме того, мы можем исследовать структуры, сформированные другими металлами, такой как, например, натрий или магний – материалы, которые в настоящее время рассматривают как альтернативы литию. 3D изображения дают нам особое понимание морфологии и степени дендритов, которые могут вырасти под различными условиями работы батареи».