Oamenii de știință de la GIST propun un tratament non-invaziv

imagine: Oamenii de știință dezvoltă o tehnologie alternativă de diagnosticare pentru a evalua rapid mecanismul de degradare al bateriilor Li-ion
vedere Mai mult

Credit: Institutul de Știință și Tehnologie Gwangju

Bateriile litiu-ion se află în centrul tuturor electronicelor moderne și sunt acum implementate din ce în ce mai mult în vehiculele electrice. Ca urmare, a existat o creștere rapidă a utilizării sale și, odată cu aceasta, o cerere tot mai mare de instrumente pentru a testa starea de sănătate” (SOH) a acestor baterii în mod fiabil. Acest lucru este deosebit de important în lumina faptului că înțelegerea simptomelor de degradare a bateriilor este vitală pentru o întreținere îmbunătățită și prevenirea accidentelor din cauza defecțiunilor.

Bateriile Li-ion se degradează prin trei moduri diferite: pierderea materialelor active (LAM), pierderea conductibilității (CL) și pierderea inventarului de litiu (LLI). În ultimii ani, oamenii de știință au dezvoltat mai multe tehnici pentru a analiza în mod neinvaziv aceste moduri. Cea mai utilizată dintre ele este analiza capacității incrementale-tensiune diferențială (IC-DV) datorită corelării bune cu modurile de degradare. Cu toate acestea, analiza IC-DV este extrem de consumatoare de timp și nu poate deduce mecanismele complexe asociate cu deteriorarea bateriei.

Într-un studiu recent condus de prof. Jaeyoung Lee de la Institutul de Știință și Tehnologie Gwangju (GIST), cercetătorii au proiectat acum o abordare alternativă a tehnicii greoaie IC-DV și au caracterizat modurile de degradare prin ciclul grafit/LiNi.0,5min0,3Co0,2SAUDouă (NMC532) celule pungă cu două capacități diferite la rate C scăzute și mari (rata de încărcare și descărcare a unei baterii). Detaliind motivația din spatele acestui studiu, prof. Lee spune: Deși au fost efectuate multe studii pentru a investiga simptomele de degradare ale bateriilor litiu-ion obosite cu date privind ciclurile de încărcare și descărcare, tehnologia de diagnosticare rapidă nu este încă suficient de dezvoltată. Credem că o tehnologie de diagnosticare rapidă a degradării care utilizează o rată C mare ar putea permite detectarea în timp real a modurilor de degradare și utilizarea acesteia pentru monitorizarea eficientă a stării de sănătate a celulelor individuale.” Această lucrare a fost pusă la dispoziție online pe 17 noiembrie 2021 și va fi publicată în volumul 67 al Jurnalul de chimie energetică în aprilie 2022.

Echipa a colectat mai întâi date cu rata C scăzută la fiecare 100 de cicluri de analiză cu rata C ridicată, apoi a convertit datele în curbe IC-DV folosind ecuații diferențiale pentru a evalua modurile LAM și LLI de degradare a bateriei. Primul a fost calculat ca o sumă a intensităților de vârf IC datorită relației sale neliniare cu ratele C, în timp ce cel de-al doilea a fost estimat prin extrapolare datorită liniarității sale bune cu ratele C. Aceasta, la rândul său, a permis o detectare rapidă a degradării LLI.

Perspectivele oferite în acest studiu pot facilita o analiză rapidă și detaliată a SOH, care s-ar putea dovedi avantajoasă în evaluarea sistemelor de baterii de la bord. Scopul studiului nostru a fost de a ajuta la stabilirea unui protocol de diagnosticare facil pentru întreținerea bateriilor cu litiu-ion. Mecanismul nostru propus nu numai că face ca procesul să fie rentabil, ci și ecologic, oferind un proces de selecție mai rapid și mai fiabil pentru reutilizarea bateriei.”, conchide prof. Lee.

***

Referinţă

DOI: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2021.11.009

Autori: Gyuwon Seo laJaeyunHa bMoonsu Kim bParcul Jihyeon laJaewon Lee bParcul Eunoak bSungyool Bong a,cKiyoung Lee bÎn curând Jong Kwon dSeung-pil Moon dJinsub Choi bJaeyoung Lee as,

Afilieri:

la Laboratorul de reacție și tehnologie electrochimică, Școala de Științe ale Pământului și Inginerie a Mediului, Institutul de Știință și Tehnologie Gwangju (GIST)

b Departamentul de Chimie și Inginerie Chimică, Universitatea Inha

c Centrul Ertl pentru Electrochimie și Cataliză, GIST

d Institutul de Cercetare Coreea de Energie Electrică

și Centrul Internațional de Cercetare Viitor al Proceselor de Stocare și Conversie a Energiei Chimice (ifRC-CHESS), GIST

Despre Institutul de Știință și Tehnologie Gwangju (GIST)

Institutul de Știință și Tehnologie Gwangju (GIST) a fost înființat în 1993 de guvernul coreean ca o școală absolventă orientată spre cercetare pentru a ajuta la asigurarea creșterii economice și prosperității continue a Coreei prin dezvoltarea științei și tehnologiei avansate, cu accent pe colaborarea cu comunitatea internațională. De atunci, GIST a fost pionierat în 2010 a unui curriculum de științe de licență foarte apreciat, care a devenit un model pentru alte universități de știință din Coreea. Pentru a afla mai multe despre GIST și oportunitățile sale interesante atât pentru cercetători, cât și pentru studenți, vă rugăm să vizitați: http://www.gist.ac.kr/

Despre autori

Gyuwon Seo este în prezent cercetător la GIST din Coreea de Sud și cercetează bateriile cu litiu-sulf.

Jaeyun Ha este în prezent doctorand la Universitatea Inha din Coreea de Sud și cercetează bateriile litiu-metal.

Prof. Jinsub Choi este profesor titular la Universitatea Inha. Am obținut titlul de doctor la MPI Halle (2004). Domeniile sale de cercetare includ caracterizarea electrochimică a bateriilor Li-ion și reacțiile de scindare a apei.

Jaeyoung Lee este un profesor proeminent la GIST. Și-a obținut titlul de doctor în 2001 sub Prof. Ertl la FHI der MPG. Interesele sale actuale de cercetare includ celulele de combustie, procesele electrolitice și bateriile Li.


Disclaimer: AAAS și EurekAlert! nu sunt responsabili pentru acuratețea comunicatelor de presă postate pe EurekAlert! de către instituțiile contribuitoare sau pentru utilizarea oricărei informații prin intermediul sistemului EurekAlert.

Leave a Comment