(Notícias Nanowerk) O desempenho da bateria é fortemente influenciado pela não uniformidade e falha de partículas de eletrodos individuais. Entendendo os mecanismos de reação e modos de falha em nanoescala nível é a chave para o avanço das tecnologias de baterias e extensão de sua vida útil. No entanto, capturar a evolução eletroquímica em tempo actual nessa escala continua desafiadora devido às limitações dos métodos de detecção existentes, que não têm a resolução espacial e a sensibilidade necessárias.
Agora, pesquisadores da equipe de SUO Liumin e da equipe de LIU Gangqin do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram uma abordagem de detecção quântica baseada em diamante centros de vacância de nitrogênio (NV).
Eles relataram suas descobertas em Dispositivo (“Operando detecção quântica captura a evolução eletroquímica em nanoescala em baterias”).
Os sensores NV oferecem resolução espacial de 1 nm a 1 μm e são sensíveis a variações de temperatura, estresse e campos magnéticos, apresentando grande potencial para monitoramento não destrutivo em tempo actual de partículas de eletrodos de bateria.
Usando um dispositivo integrado que combina um sistema de detecção quântica com uma bateria, os pesquisadores conseguiram o monitoramento in situ de partículas de materials ativo em nanoescala, demonstrado por Fe3O4 eletrodos.
Suas descobertas revelaram transformações de fase não uniformes de Fe3O4 para FeO e depois para Fe durante a descarga, com diferenças cinéticas microscópicas significativas entre as regiões.
O estudo também revelou comportamento superparamagnético em partículas de Fe.
A diferença significativa no campo magnético e na distribuição de temperatura dentro do eletrodo também é revelada por meio de detecção multithread neste estudo.
Esses resultados demonstraram o potencial dos centros NV de diamante para caracterização de alta resolução e ampla área da região nanoescalar dentro do eletrodo, oferecendo novos insights sobre o comportamento do materials e mecanismos de falha.