Nuacht Tionscail

Soiléiriú a dhéanamh ar an gcaoi a n-iompraíonn iain litiam timpeall i gcadhnraí in-athluchtaithe

2022-05-09
De réir Institiúid na Bun-Eolaíochta


Cé go n-úsáideann an chuid is mó dár bhfeistí leictreonacha, mar fhóin phóca, ríomhairí glúine agus feithiclí leictreacha cadhnraí litiam-in-athluchtaithe, ní thuigtear go hiomlán cad atá ar siúl taobh istigh díobh. D'éirigh le taighdeoirí ón Ionad um Speictreascópacht Mhóilíneach agus Dinimic, laistigh den Institiúid um Eolaíocht Bhunúsach (IBS) dinimic ultrafast na n-ian litiam a bhreathnú i bhfíor-am le réiteach ama femtosecond (1/1,000,000,000,000,000 soicind). Cuidíonn na torthaí seo le míniú a thabhairt ar cad a tharlaíonn le linn an phróisis muirir agus urscaoilte: bunchloch do na cadhnraí chun cinn le feidhmíocht níos fearr. Foilsithe ar Nature Communications, nochtann an staidéar seo na hidirghníomhaíochtaí idir iain litiam agus leictrilítí, ar móilíní orgánacha iad a thimpeallaíonn na hiain litiam agus a sheolann leictreachas, agus bhí siad in ann a thabhairt i gcrích nach bhfuil an teoiric atá ann faoi láthair maidir le idirleathadh ian i gcadhnraí litiam in-athluchtaithe go hiomlán ceart.

I gceallraí litiam rechargeable litiam tipiciúil tráchtála, bogann hiain litiam tuaslagtha in electrolytes ó dearfach go cuaille diúltach na ceallraí nuair a bhíonn an ceallraí á mhuirearú. Agus, aistríonn siad ar an mbealach eile, nuair a bhíonn an ceallraí in úsáid. Cinneann an soghluaisteacht ian litiam feidhmíocht na ceallraí litiam rechargeable, agus cinneann sé cé chomh tapa agus is féidir iad a mhuirearú agus a urscaoileadh.

Ní imircíonn hiain litiam, áfach, ina n-aonar, tá siad timpeallaithe ag leictrilítí a éascaíonn an turas ó chuaille amháin go dtí an ceann eile. Faoi láthair, is gnách go mbíonn na leictreailítí inár gcadhnraí in-athluchtaithe litiam comhdhéanta de mheascán de: carbónáit eitiléine (CE), carbónáit démheitil (DMC), agus carbónáit dieitile (DEC) i dtiúchan comhionann. Creidtear go gcomhcheanglaíonn hiain litiam go príomha le EC, ag cruthú an "bhlaosc réiteach" nó "truaill réitigh", cé go bhfuil DMC agus DEC díreach ag feabhsú gluaiseacht na sliogáin seo idir cuaillí na gcadhnraí, cosúil le "bealaidh". Mar sin féin, cé go raibh an chuid is mó de na staidéir roimhe seo dírithe ar airíonna statacha an bhanna idir electrolytes agus hiain litiam, soiléiríonn an staidéar seo dinimic an nascáil. Cosúil le pictiúr gluaisne, nuair a chruthaíonn sraith íomhánna neamhbheo a thaispeántar go tapa ceann i ndiaidh a chéile éifeacht na ngluaiseachtaí, ghlac eolaithe IBS seatanna tapa chun anailís a dhéanamh ar fhoirmiú agus briseadh na mbannaí seo. Mar sin féin, cé go ndéantar scannáin a scannánú agus a thaispeáint go hiondúil ag 24 íomhá fós in aghaidh an tsoicind, tógadh na "shots" tomhais seo ag eatraimh ama díreach femtoseconds.


A bhuí le huirlis ar a dtugtar speictreascópacht infridhearg déthoiseach, rinne an fhoireann tomhas ar an gcaoi a gceanglaíonn iain litiam le hadaimh ocsaigine an DEC agus fuair siad amach go bhriseann agus go gcruthaíonn na bannaí seo i 2-17 piceasoicind (1/1,000,000,000,000 soicind). Tá an scála ama cosúil le DMC. Ciallaíonn sé seo go bhfuil DMC agus DEC níos mó ná "bealaidh" amháin, tá siad freisin mar chuid den bhlaosc réiteach mar aon le CE agus féadfaidh siad ról gníomhach a bheith acu maidir le hiain litiam a iompar chuig cuaille na ceallraí.

"Creidtear go ndéanann EC sliogán docht timpeall iain litiam le linn an imirce idir leictreoidí. Mar sin féin, léiríonn an staidéar seo nach bhfuil an bhlaosc tuaslagóir chomh docht sin, go ndéantar é a athstruchtúrú i gcónaí le linn an iompair ian," a mhíníonn an tOllamh CHO Minhaeng. Agus mar fhocal scoir: "Ar an gcúis seo, tá sé dosheachanta athbhreithniú a dhéanamh ar an teoiric idirleathadh ian litiam atá ann cheana féin."

Tá an fhoireann taighde ag obair ar staidéar leantach chun teoiric nua a bhunú ar an bpróiseas idirleata ian litiam agus tá sé ag tógáil ionstraim speictreascópachta léasair ultra-ardluais nua a fhéadfaidh an t-imoibriú ceimiceach a urramú chomh maith le scannánú a dhéanamh air. leictreoidí na gcadhnraí in-athluchtaithe.