Os pesquisadores usam filmes para diagnosticar a falha da bateria de EV

O carregamento de baterias de veículos elétricos no inverno frígido de Ithaca pode ser difícil, e as temperaturas congelantes também diminuem o alcance do driving. O clima quente pode ser tão desafiador, levando à decomposição de materiais da bateria e, possivelmente, falha catastrófica.

Para veículos elétricos (VEs) para serem as baterias de íon de lítio amplamente aceitas, seguras e de carregamento rápido, precisam operar em temperaturas extremas. Mas, para conseguir isso, os cientistas precisam entender como os materiais usados ​​nos VEs mudam durante as reações químicas relacionadas à temperatura, um objetivo indescritível e tão indescritível.

Agora, os químicos de Cornell liderados por Yao Yang, Ph.D. ’21, professor assistente de química e biologia química na Faculdade de Artes e Ciências, desenvolveu uma maneira de diagnosticar os mecanismos por trás da falha da bateria em climas extremos usando microscopia eletrônica. O seu primeiro a partir de operando (“Working”) eletroquímico Microscopy (TEM) permite assistir a química em ação e coletar filmes em tempo actual, mostrando o que acontece com os materiais de energia durante as mudanças de temperatura.

O trabalho foi realizado em estreita colaboração com Erik Thiede, professor assistente de química e Biologia química (COMO). O grupo de Thiede desenvolveu novos algoritmos de análise de dados para analisar os filmes gerados pelo TEM. Seu artigo, “Operando aquecimento e resfriamento eletroquímico 4D-Stret Sonding Nanoescale Dynamics em interfaces de líquido sólido”, foi publicado 23 de maio no Jornal da American Chemical Society.

“Agora temos a oportunidade de investigar a operação da bateria até a menos de 50 graus Celsius (menos 58 graus Fahrenheit), como em climas árticos extremamente frios e ativação e degradação do catalisador e degradação de até 300 graus Celsius (572 graus Fahreit), como em muitos catalyangs e todos os catalytreds e os catalygnytyt (572 graus de sintina), como em muitos gestos e todos os catalistas e o catalista de todos os ianos.

Os pesquisadores usaram um circuito eletroquímico de três eletrodos e um circuito de aquecimento e resfriamento de dois eletrodos para obter eletroquímica quantitativa com acesso a essa faixa de plenitude.

O grupo de Yang trabalha no desenvolvimento de instrumentos TEM há três anos, em colaboração com a parceira da indústria Protochips Inc. na Carolina do Norte. Seu trabalho avança no desenvolvimento de métodos eletroquímicos para estudar materiais de energia para alimentar as baterias de lítio mais seguras e rápidas, bem como para dividir a água para a produção de hidrogênio verde.

“Também projetamos nanocatalisadores para redução de emissões de carbono para combustíveis líquidos sustentáveis, esforços que ajudam a abordar o problema international das mudanças climáticas”, disse Yang. Esse projeto está sendo co-liderado pelos co-autores Sungin Kim, um membro da ciência coreana de Sejong, e Valentin Briega-Martos, ambos pesquisadores de pós-doutorado em química.

A pesquisa de Thiede originalmente se concentrou no desenvolvimento de novos algoritmos de aprendizado de máquina e inteligência synthetic para analisar criogênico microscopia eletrônica imagens de estruturas de proteínas.

“Então percebi que os algoritmos de nosso grupo também são incrivelmente úteis na análise automatizada de imagens microscópicas e filmes microscópicos de gigabyte-terabytes do grupo Yang”, disse Thiede.

“Os dados que o grupo Yang coleta são o sonho de todos os cientistas computacionais. Isso nos permite ver novos fenômenos científicos, mas é complicado o suficiente para analisá-lo requer novos algoritmos, o que nos faz sentir o poder da abordagem conjunta da teoria experimental”.

Outros co-autores incluem Kwanghwi JE, um bolsista de Cornell Schmidt que lidera os esforços de IA do Grupo do THIEDE e de aprendizado de máquina para materiais de energia; YAFET Negash ’27; Os pesquisadores de pós -doutorado em química Shikai Liu e Juhyung Choi; Química Ph.D. do primeiro ano estudantes Zhijing (Zora) Zhang, Rafael Guzman-Soriano, Wenqi Li e Jiahong Jiang; e Yimo Han, Ph.D. ’17, professor assistente da Universidade de Rice.