2018年5月23日
自20世纪90年代后期介绍以来，锂离子电池大大进化。除了航空航天和汽车平台之外，它们在许多日常电器中找到了在许多日常电器，例如手机，笔记本电脑和医疗设备之外。
John Lambros（图片信用：伊利诺伊大学）
另一方面，锂离子电池的性能可能最终会下降，在多次充放电循环后可能无法完全充电，甚至在不使用时也可能快速放电。
通过应用电极的3D X射线断层成像技术，研究人员在伊利诺伊大学试图更好地了解在锂离子电池中发生的机制，最终设计具有更长寿命和更高存储容量的电池。
换句话说，当对锂电池充电时，锂离子嵌入到电池阳极电极中存在的主体颗粒中，并在那里储存到电池放电期间产生能量。欧洲杯猜球平台石墨是一种宿主颗粒材料，通常用于商用锂离子电池。在充电期间，石墨颗粒随着锂离子进入它们而膨胀，并且在放电期间，欧洲杯猜球平台随着离子出口时，它们合同。
“每次电池充电时，锂离子进入石墨，导致石墨膨胀约10%，这给石墨颗粒带来了很大的压力欧洲杯猜球平台那“麻省理工大学航空航天工程系教授、高级材料测试与评估实验室（AMTEL）主任约翰·兰布罗斯解释道。”欧洲杯足球竞彩随着这种膨胀收缩过程在电池的每个连续充放电循环中持续，主体颗粒开始碎裂并失去储存锂的能力，也可能与周围基质分离，导致导电性损失欧洲杯猜球平台.”
“如果我们能够确定石墨颗粒如何在电极内部失效，我们就可以抑制这些问题，并了解如欧洲杯猜球平台何延长电池寿命。因此，我们想在工作阳极中观察当锂进入石墨颗粒时，石墨颗粒如何膨胀。你当然可以让这一过程发生，然后测量石墨颗粒的膨胀量e电极生长可以看到整体应变，但通过X射线，我们可以观察电极内部，并在锂化过程中获得膨胀的内部局部测量值。“
最初，研究人员定制了对X射线透明的可再充电锂电池。然而，在发作电极的开发期间，它们还加入氧化锆颗粒以及石墨颗粒。欧洲杯猜球平台
氧化锆颗粒对锂化是惰性的;欧洲杯猜球平台他们不会吸收或储存任何锂离子。然而，对于我们的实验，氧化锆颗粒是不可或缺的：它们用作显示器的标记，在X射线中显示出小欧洲杯猜球平台点，然后我们可以在随后的X射线扫描中追踪，以测量其在其每个点处的电极变形的电极量内部的。
约翰·拉布鲁斯
Lambros补充道，为了测量体积的内部变化，使用了一种数字体积相关程序，即计算机代码中用于比较锂化前后X射线图像的算法。
近十年前，该软件是由Mark Gates的Mark Gates开发的，我是Michael Heath的一位电脑科学博士生学生，他在我的计算机科学系，以及Lambr欧洲杯线上买球os。盖茨通过对算法引入某些重要变化来增强现行的DVC方案。Gates版本而不是能够解决减少数量的数据来解决非常小的问题，而是包括同时运行程序的各个部分的并行计算，并且可以在大量的测量点上快速生成结果。
“我们的代码运行得更快，而不仅仅是几个数据点，它允许我们在电极内获得大约150000个数据点或测量位置那“兰布罗斯说。“它还为我们提供了极高的分辨率和高保真度。“
兰布罗斯补充说，世界上只有少数几个研究小组可能使用这种技术。
现在可以在商业上提供数字体积相关计划，因此它们可能变得更加常见。我们已经使用这项技术十年了，但这项研究的新颖之处在于，我们应用了这项技术，可以对工作电池电极的应变进行内部3D测量，以量化其内部退化。
约翰·拉布鲁斯
这篇论文的题目是，”使用数字体积相关性的石墨复合电极化学机械响应的三维研究“由约瑟夫·F·冈萨雷斯、迪米特里奥斯·A·安塔蒂斯、马努埃·马丁内斯、申·J·狄龙、伊奥尼斯·查西奥蒂斯和约翰·兰布罗斯合著。这篇文章发表在实验力学。
该研究部分由伊利诺伊州跨学科创新倡议大学，国家科学基金会研究生研究奖学金以及科学研究空军办公室资助。欧洲杯线上买球