Акумулятори прослужать набагато довше завдяки простому інструменту: про що йдеться

Дослідники запропонували використовувати для вимірювання продуктивності літій-металічних акумуляторів поширений інструмент обробки зображень, який називається скануючою електронною мікроскопією, повідомляє Interesting Engineering.

Як пояснюють у виданні, рівномірне осідання літію на електродах під час заряджання та розряджання є ключем до тривалого терміну служби акумулятора. Своєю чергою нерівномірні відкладення літію є основною перешкодою для масового використання літій-металевих акумуляторів.

Неоднорідне осідання літію може призвести до утворення небезпечних шипів, які називаються дендритами. Вони здатні пробити сепаратор акумулятора, спричинивши його коротке замикання та вихід з ладу.

Довгий час вчені оцінювали однорідність літієвих відкладень, розглядаючи зображення, отримані за допомогою мікроскопа. Однак ця практика призвела до невідповідностей між різними лабораторіями, адже те, що одна група фахівців може визначити як однорідне, може відрізнятися від вердикту іншої групи. Це своєю чергою перешкоджало загальному прогресу в цій галузі.

"Ми побачили потребу створити спільну мову для визначення та вимірювання однорідності літію", – розповів Ніколас, кандидат наук з матеріалознавства та інженерії в Інженерній школі Джейкобса Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.

Щоб розв’язати цю проблему, було розроблено простий, але ефективний алгоритм, який бере зображення з скануючого електронного мікроскопа і перетворює його на конкретний вимір. Дослідники називають це індексом дисперсії, або ID.

Важливо Прорив у сфері акумуляторів: ШІ розв'язав проблему, над якою вчені билися роками

Скануючі електронні мікроскопи надають детальні двовимірні зображення тривимірної поверхні електрода акумулятора. Вони перетворюють ці зображення на чорно-білі пікселі, де білі пікселі показують активні літієві відкладення. Потім алгоритм розділяє зображення на секції, підраховує білі пікселі в кожній секції та використовує ці дані для обчислення ID.

Вчені протестували свій метод та виявили, що зі збільшенням терміну служби батарей їхній ID збільшується. Вони помітили скачки та спади показника ID безпосередньо перед виходом з ладу акумулятора, що свідчить про те, що ці коливання можуть бути ранньою ознакою коротких замикань.

Нагадаємо, група вчених з Південної Кореї розробила нову технологію, яка більш ніж вдвічі підвищує стабільність літій-металевих акумуляторів наступного покоління.

Фокус також повідомляв, що дослідники з США подовжили термін служби акумулятора, використавши лігнін — природний матеріал, що міститься в деревині.