研究人员建造了混合动力汽车电池的设施

2019-04-15 09:26:43
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在俄亥俄州立大学的一个实验室里,一项正在进行的实验正在研究为什么电池随着老化而失去控制电量的能力 - 特别是锂离子电池,这些电池因为它们为电动汽车提供动力而产生了很多嗡嗡声。未来。

本周在新墨西哥州阿尔伯克基会议中心举行的AVS第57届国际研讨会暨展览会上展示的初步结果表明,电池内部不可逆转的变化始于纳米尺度。

俄勒冈州立大学的Yann Guezennec和Giorgio Rizzoni开发了新的实验设施和程序,在各种条件下数千次充电和放电商用锂离子电池,旨在模仿这些电池实际上如何被混合动力和全电动使用车辆。有些电池在亚利桑那州的高温下运行; 其他人在类似阿拉斯加的寒冷条件下。

为了解这次测试的结果,Bharat Bhushan,Suresh Babu和Lei Raymond Cao研究了电池内部的材料,以帮助确定这种老化如何在电极材料的结构中表现出来。

当电池耗尽时,科学家们对它们进行了剖析并使用了一种称为红外热成像的技术来寻找每个电极中的问题区域,这是一条1.5米长的金属带,上面涂有氧化物并像果冻卷一样卷起来。然后他们使用各种不同长度尺度分辨率的技术(例如扫描电子显微镜,原子力显微镜,扫描扩散电阻显微镜,开尔文探针显微镜,透射电子显微镜)仔细研究了这些问题区域,并发现结构精细这些电极上允许电池快速充电和放电的纳米材料尺寸变粗。

使用中子深度剖析对老化电池进行的其他研究表明,在充电和放电过程中,以离子形式负责在电极之间穿梭电荷的锂的一部分不再可用于电荷转移,但是不可逆转地丢失了从阴极到阳极。

“我们可以清楚地看到,老化的样品与未老化的样品在阴极中的锂浓度要低得多,”俄勒冈州立大学汽车研究中心主任Rizzoni说。“它基本上与阳极材料以不可逆转的方式结合在一起。”

该研究由俄勒冈州立大学汽车研究中心与橡树岭国家实验室和国家标准技术研究所合作完成。

研究人员怀疑,但尚不能证明,阴极的粗化可能是锂损失的原因。如果这个理论证明是正确的,它可以指向电池制造商正确的方向制造具有更长寿命的耐用电池。

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