Forskere ved University of Cambridge har udviklet et nyt arbejdsværktøj, der giver os mulighed for bedre at forstå kompleksiteten af lithiumbatterier og dermed forbedre deres drift og ydeevne . En billig mikroskopiteknik har gjort det muligt at afbilde lithium-ion i aktion. Med dette håber forskergruppen hurtigere at kunne udvikle smartphones og elektriske køretøjer, der oplades på meget kortere tid, end de i øjeblikket tager.
Ifølge Cristoph Schedermann, medforfatter til undersøgelsen, idealet til et batteri er enten den korte opladningstid, eller at den kan gemme meget mere energi. At kombinere disse to funktioner er imidlertid ikke så let. Han har også sørget for, at du skal forstå, hvad der sker inde i et batteri for at gøre dem bedre.
En dyr teknologi
I dag er det meget dyrt at se inde i lithiumbatterier, da det kun er højeffekthøjttalere maskiner såsom elektronmikroskoper eller synkrotron røntgenmaskiner kan bruges, som er meget kraftigere end traditionelle røntgenstråler. Dette medfører, at der ikke er nogen levedygtig måde at studere de processer, der sker inden i lithiumbatterier. Selvom disse batterier er blevet brugt i årtier, betyder det ikke, at deres funktionalitet i dag er 100% forstået.
Cambridge-teamet afbildede individuelle partikler inde i en lithiumcobaltoxidelektrode i realtid og afslørede nogle interessant adfærd. Dette blev opnået takket være anvendelsen af en teknik kendt som interferometrisk spredningsmikroskopi, som skaber billeder af små objekter ved hjælp af en referencestråle til at interagere og formidle det lys, de spreder.
Vigtigheden af lastningshastighed
De fandt det hastigheden af enhedens opladning påvirket, når lithiumioner og strømmede ind og ud, når batteriet blev opladet og afladet. Selv om dette er et første skridt i at øge batteriets ydeevne, er det stadig langt fra at opnå et endeligt gennembrud.
Hvis batteriet blev opladet, afhænger hastigheden af, hvor hurtigt lithiumionerne kan passere gennem partiklerne i det aktive materiale. I stedet for, hvis den aflades, afhænger hastigheden af, hvor hurtigt ionerne indsættes i kanterne. Hvis forskerne kunne kontrollere disse to mekanismer , lithiumbatterier kunne lade sig oplade meget hurtigere.
Denne undersøgelse kan også hjælpe med bedre forstå batteriets funktionaliteter, hvilket fører forskere til at udforske avancerede batterimaterialer og spore deres ydeevne, hvilket gør enheder, der oplades hurtigere, er mere sikre og bevarer mere energi. Det er håbet, at denne teknik kan bruges til at studere batterimaterialer i fremtiden.
