باشگاه خبرنگاران جوان - باتری های فلزی لیتیومی نسبت به باتری های لیتیوم یونی در یک فضای معین شارژ بسیار بیشتری ذخیره می کنند. رقابت برای تولید و توسعه آن ها جهت استفاده در نسل بعدی وسایل نقلیه الکتریکی، دستگاه های دیجیتالی و سایر صنایع به شدت افزایش داشته است.

به گزارش stanford.edu، مایع بین الکترود های باتری الکترولیت نام دارد و سطح آند فلزی لیتیوم را خورده و آن را در لایه نازکی از مخزن به نام فاز جامد-الکترولیت یا SEI می پوشاند. محققان امیدوارند با کنترل رشد این لایه عملکرد باتری را به حداکثر برسانند. محققان آزمایشگاه ملی شتابدهنده SLAC وزارت انرژی و دانشگاه استنفورد اولین تصاویر با وضوح بالا از این لایه را در حالت خمیده و طبیعی آن ساختند. این تصاویر با میکروسکوپ الکترونی برودتی یا cryo-EM ثبت شد.

به گفته محققان الکترولیت مناسب، عملکرد باتری را بهبود می بخشد. تغییر شکل لایه SEI، کارایی باتری ها را دچار مشکل می کند. میکروسکوپ الکترونی Cryo-EM از الکترون ها به جای نور برای مشاهده مواد بسیار کوچک استفاده می کند. دانشمندان با منجمد کردن نمونه هایشان عملکرد سلول ها را بررسی می کنند. این تیم اولین تصاویر در مقیاس اتمی لایه های SEI روی الکترود باتری را در سال ۲۰۱۷ منتشر کردند. این پژوهشگران برای به تصویر کشیدن SEI در محیط نمناک راهی برای ساختن و منجمد کردن لایه های بسیار نازک از مایع الکترولیت حاوی سیم های فلزی لیتیومی ریز و تشکیل دهنده سطحی برای خوردگی و ایجاد SEI ابداع کردند.

نحوه ثبت تصاویر SEI ها

لایه های نازکی از الکترولیت به درون حفره های شبکه فلزی مورد استفاده برای نگهداری نمونه های cryo-EM چسبیدند. در ادامه با استفاده از کاغذ لکه، تصاویر واضحی تولید شد. در این محیط مرطوب، SEI ها الکترولیت را جذب کرده و تا حدود دو برابر ضخامت قبلی خود متورم شدند. دانشمندان سپس با تکرار آزمایش متوجه شدند که با بیشتر شدن تورم، عملکرد باتری به بدترین حالت خود می رسد. این تیم از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) برای بررسی سطوح لایه های SEI استفاده کرد؛ این لایه ها در حالت مرطوب و متورم شان بیشتر از حالت خشک وجود دارند.

بیشتر بخوانید

انتهای پیام/