Исследовательская группа под руководством Мюнхенского технического университета (TUM) подробно изучила внутреннюю работу аккумуляторов во время зарядки и разрядки. Их выводы могут помочь оптимизировать процессы зарядки.
Когда электромобиль заряжается, индикатор заряда сначала двигается быстро, а в конце становится намного медленнее. «Это как положить вещи в шкаф: сначала это легко, но найти свободное место становится все труднее, когда шкаф заполняется», — говорит д-р Анатолий Сенишин из Мюнхенского технического университета Исследовательского источника нейтронов Хайнца Майера-Лейбница (FRM II). ).
Внутренняя структура батареи как до, так и после процесса зарядки уже известна. Исследовательская группа под руководством Центра Хайнца Майера-Лейбница (MLZ) в ТУМ впервые наблюдала за распределением лития в батарее в течение всего процесса зарядки и разрядки с помощью дифрактометра для материаловедения STRESS-SPEC. Затем они проверили измерения с помощью порошкового дифрактометра высокого разрешения SPODI.
Распределение ионов лития имеет решающее значение
Ионы лития движутся от катода к аноду при зарядке и в обратном направлении при разряде. В своих исследованиях исследователи установили, что распределение лития постоянно меняется во время зарядки и разрядки. «Когда литий распределен неравномерно, обмен лития между анодом и катодом не работает на сто процентов в тех частях батареи, где присутствует слишком много или слишком мало лития. Однако равномерное распределение лития повышает производительность. «, — говорит Сенишин.
Точнее, меньше, лучше
Исследователям удалось запечатлеть неравномерное распределение лития в батарее с помощью изображений с высоким разрешением: чтобы получить ситуацию во всей батарее, они исследовали один небольшой частичный объем за другим и объединили эти отдельные изображения, чтобы сформировать общую картину.
С помощью DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) Ассоциации Гельмгольца и Европейского центра синхротронного излучения ESRF удалось выбрать частичные объемы с размерами порядка микрометров. В результате исследователи обнаружили, что литий распределяется неравномерно не только вдоль слоев электрода, но и перпендикулярно слоям.
Наблюдаемые эффекты могут помочь в долгосрочной разработке перезаряжаемых аккумуляторов, например, для электромобилей , говорит Сенишин: «Распределение лития может влиять на многие свойства аккумуляторов, улучшить производительность аккумуляторов в будущем».
