宾夕法尼亚州立大学开发电池界面增强分析技术将数据分辨率提高50-100倍

时间:2024-10-13       来源: 盖世汽车       阅读量:19880   

盖世汽车讯 电池可以为电动汽车等供电,其性能取决于电极和电解质之间的界面。据外媒报道,宾夕法尼亚州立大学和行业研究人员开发出新方法,可以更高的分辨率来观察这种界面,并有望提高电池效率和寿命。

电解质是在阳极和阴极之间传导离子的液体介质,使电流得以流动。电极-电解质界面是固体电极和液体电解质相遇的边界。该界面能够影响离子和溶剂分子的积累、消耗和转移电荷,在电池性能中起着关键作用。研究人员Jianwei Lai表示,了解这种界面行为,特别是双电层,对于设计更高效、更耐用的电池十分重要。“EDL控制离子迁移和电子传输,使电池中的电化学反应成为可能。它会直接影响电池的性能。”

然而,挑战在于这种电极-电解质双层存在于超微小的尺度上,并且是高度动态的,根据所施加的电压而改变结构。随着电压的变化,层中的离子和分子排列发生变化。电极-电解质层的变化会降低电池效率,减少电池储能,并缩短电池的寿命,比如离子卡在错误的位置,会使电流流动放缓,如同交通堵塞会减慢车速。Lai解释道:“EDL约为纳米级尺度,难以进行表征。而且其结构不是静态的,高度依赖于所施加电荷,因此直接对其进行研究极具挑战性。”

以前,研究人员使用理论模型来了解EDL的结构。传统测量方法可以提供间接但不精确的线索,如伏安法、传统的电毛细管作用和电化学阻抗谱。Lai表示,当前电池系统更为复杂,因此这尤其成问题。这些电池使用复杂的盐溶液,以帮助电池储存和释放更多的能量。

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