热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

X 射线实验揭示了保护电池性能的新线索

2021-07-19 15:37          同步加速器X射线美国加速器实验室
科学家发现氧气损失如何降低锂离子电池的电压

伯克利实验室和国家加速器实验室(SLAC) 的 X 射线实验揭示了保护电池性能的新线索


改编自Glennda Chui的SLAC 新闻稿。


先进光源的详细 X 射线测量帮助由伯克利实验室、SLAC 和斯坦福大学共同领导的研究小组揭示了氧气如何从构成锂离子电池电极的数十亿个纳米粒子中渗出。(来源:伯克利实验室)
 

锂离子电池就像一把摇椅,在两个临时储存电荷的电极之间来回移动锂离子。理想情况下,这些离子是构成每个电极的数十亿个纳米粒子中唯一进出的物质。

但研究人员早就知道,随着锂的来回移动,氧原子会从粒子中泄漏出来。细节很难确定,因为这些泄漏的信号太小而无法直接测量。

现在,在Nature Energy 发表的一项研究中,由 SLAC 国家加速器实验室、斯坦福大学和伯克利实验室共同领导的研究小组以前所未有的细节测量了这一过程,展示了逃逸氧原子留下的孔洞或空位如何变化电极的结构和化学性质,并逐渐减少它可以存储的能量。


 
伯克利实验室的新储能中心旨在促进与国家实验室、大学和行业的有影响力的合作,以加速多个领域的创新研究,包括材料合成、高级表征以及电池测试和故障分析。如果您对伯克利实验室能源存储中心有任何疑问,请发送电子邮件至 EnergyStorage@lbl.gov。使用COSMIC,伯克利实验室的一个多用途的X射线仪器先进光源(ALS),该研究团队跨越电极的纳米颗粒样品进行扫描,使高清晰度图像和探测每个小点的化学组成。该信息与称为 ptychography 的计算技术相结合,以揭示纳米级细节,以十亿分之一米为单位。

在 SLAC 的斯坦福同步加速器光源,该团队通过整个电极发射 X 射线,以确认他们在纳米级看到的在更大的尺度上也是真实的。

将实验结果与氧气损失可能如何发生的计算机模型进行比较,该团队得出结论,最初的氧气爆发从粒子表面逸出,然后从内部非常缓慢地滴流。在纳米粒子聚集在一起形成更大的团块时,靠近团块中心的那些比靠近表面的那些失去的氧气少。

结果与科学家对这一过程所做的一些假设相矛盾,并可能提出设计电极以防止它发生的新方法。

“以前,研究人员无法获得研究电池中从初级粒子到电极水平的氧释放所需的长度尺度。COSMIC 在大范围内实现具有化学特异性的几纳米空间分辨率的能力使我们第一次能够研究微观结构对这种现象的影响,”共同资深作者大卫夏皮罗说,他是 COSMIC 的首席科学家。显微实验。Shapiro 还领导 ALS 显微镜计划。

推荐阅读

历经10年筹备,伊朗开展“伊朗光源设施”同步加速器项目

伊朗已开始开展该国历史上最大的科学项目:一种称为同步加速器的圆形粒子加速器。 2021-07-23

非洲同步加速器能力得到重大提升

最近由英国国家同步加速器钻石光源举办的虚拟庆祝活动突出了开普敦大学在国际合作中的作用,该合作正在发展非洲使用高科技、大规模基础设施的能力同步加速器以原子分辨率支持生物学、催化和能源材料的研究。 2021-07-23

先进的 X 射线技术为多尺度全脑成像提供了可行的管道

芝加哥大学和美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室的研究人员利用现有的先进 X 射线显微镜技术弥合了 MRI(磁共振成像)和电子显微镜成像之间的差距,为多尺度整体提供了可行的管道同一大脑内的大脑成像。 2021-07-23

爱尔兰税务局推出200 万欧元的X 射线扫描仪,以打击违禁品走私

税务局推出了一种新的移动 X 射线扫描仪,作为其检测进入该国港口的违禁品的机器的一部分。这台高科技扫描仪耗资 216 万欧元,但主要由欧洲反欺诈机构 (OLAF) 提供的 173 万欧元资助。爱尔兰税务局的 X 射线扫描仪参与了该国一些最大的违禁品和毒品缉获案,包括上周在都柏林港缉获了半吨可卡因,以及去年 2 月在科克林加斯基迪港缉获了 172 公斤可卡因。新扫描仪取代了旧扫描仪并保持了爱尔兰税务局的三台扫描仪的补充。今年早些时候首次部... 2021-07-23

X 射线视觉相机快速检索3D图像

虽然不完全是x光透视,但也接近了。在发表在《光学》杂志上的一项研究中,加州大学欧文分校的研究人员描述了一种新型的相机技术,当瞄准一个物体时,它可以快速检索3D图像,显示其化学成分,精确到微米级。 2021-07-23

阅读排行榜