研究美国能源部布鲁克海文国家实验室的创建了一个新的成像技术,允许科学家调查的内部组成一个电池在充放电过程中使用不同的x射线,同时旋转电池。技术产生一个三维化学地图,让科学家跟踪化学反应电池随着时间的工作条件。他们的工作发表在自然通讯。
得到一个准确的形象活动在一个电池费用和排放是一项艰巨的任务。即使是x射线图像不为研究人员提供足够的信息关于电池内部化学变化的材料,因为二维图像不能单独从下一层。
“这是非常具有挑战性的进行深入的研究原位能源材料,需要准确地跟踪化学进化阶段3 d和相关电化学性能”,小君Wang说物理学家全国同步光源二世,谁领导了这项研究。
使用锂离子电池工作,小王和她的团队跟踪阶段演化中的磷酸亚铁锂电极的电池充电。他们用x射线吸收结合断层附近的边缘结构(黄嘌呤)光谱,对化学和地方电子变化过于敏感。半岛综合体育官方APP下载德甲结果是电池操作的“五维”的形象:一个完整的三维图像,在不同能量的x射线。
让这种化学物质在3 d地图,他们扫描一系列能量的电池,包括元素的“x射线吸收边缘”感兴趣的在电极内部,样本一个完整的旋转180°在每个x射线能量,并重复这个过程不同阶段为电池充电。使用此方法,每个三维像素或体素,产生一个分子的光谱鉴别及其氧化态的位置由体素。拟合在一起所有体素产生一种化学物质的指纹在3 d地图。
科学家们发现,在充电时,锂磷酸铁转变为磷酸铁,但不是以同样的速度在整个电池。当电池在充电的早期阶段,这种化学进化发生在只有特定的方向。但随着电池变得高度紧张,进化所得四面八方在整个材料。
”这些图像是用一个标准的二维方法,我们不能够看到这些变化”,王说。“我们前所未有的能力直接观察相变发生在3 d显示准确,如果有一个新的或在相变过程中中间相。这种方法给我们准确了解正在发生的事情在电池电极和澄清先前的模棱两可的相变机制。”
王说造型将帮助团队探索相变发生的传播方式以及材料上的压力如何影响这一过程。
