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蓋世汽車訊 清潔高效的儲能技術對于建立可再生能源基礎設施至關重要。鋰離子電池已在個人電子設備中占據(jù)主導地位，并且有望普遍應用于可靠的電網(wǎng)級存儲和電動汽車，但鋰離子電池仍需要進一步開發(fā)以提高充電率和使用壽命。


為助力開發(fā)充電更快續(xù)航更持久的電池，科學家們需要能夠了解電池運行的內(nèi)部過程，以確定電池性能的局限性。目前，可視化活性電池材料需要復雜的同步加速器X射線或電子顯微鏡技術，但這些技術較為復雜、成本較高，而且通常無法快速成像以捕捉快速充電電極材料中發(fā)生的快速變化。因此，單個活性粒子的長度尺度和在商業(yè)相關的快速充電速率上的離子動力學在很大程度上仍未被發(fā)現(xiàn)。

據(jù)外媒報道，劍橋大學研究人員開發(fā)出基于實驗室的低成本光學顯微鏡技術，用于研究鋰離子電池，克服了上述難題。研究人員檢查了當前充電速度最快的陽極材料之一Nb14W3O44的單個顆粒。可見光通過一個小玻璃窗發(fā)送到電池中，使研究人員能夠在現(xiàn)實的非平衡條件下實時觀察活性粒子內(nèi)的動態(tài)過程，從而揭示了通過單個活性顆粒的前狀鋰濃度梯度，進而導致內(nèi)部應變（部分顆粒破裂）。


顆粒破裂是電池的問題之一，因為它會導致碎片的電氣斷開，從而降低電池的存儲容量。相關論文合著者、劍橋大學卡文迪什實驗室（Cavendish Laboratory）Christoph Schnedermann博士表示：“這種自發(fā)事件對電池產(chǎn)生嚴重影響，而此前一直無法進行實時觀察。”

該技術具有多種優(yōu)勢，包括快速數(shù)據(jù)采集、單粒子分辨率和高通量能力，因此未來或可助力進一步探索電池失效時的內(nèi)部情況以及如何預防。該技術可用于研究幾乎所有類型的電池材料，使其成為下一代電池開發(fā)中的重要部分。

原標題： 劍橋大學發(fā)明新光學顯微鏡技術 助力開發(fā)下一代電池