Correlative X-ray and Neutron Studies of Li-ion Battery Performance and Degradation

锂离子电池性能和退化的相关 X 射线和中子研究

基本信息

  • 批准号:
    2734379
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The Li-ion battery was one of the transformative technologies of the 20th century and promises to have wider impact in the 21st century with the rapid uptake of electric vehicles. Battery degradation remains one of the most pressing issues facing vehicle electrification and is also critical across a range of industries from consumer electronics to aerospace. The increasingly demanding applications for Li-ion batteries mandate an improved understanding of the performance, degradation and failure of both materials and devices, and moreover motivates the exploration of new chemistries for post Li-ion batteries.To advance this understanding, researchers have a portfolio of microscopy, spectroscopy, diffraction and analytical tools, and the increasing trends towards multi-modal and in-situ or operando characterisation provides an opportunity probe the highly correlated physio-chemical phenomena associated with battery operation and degradation. For example, neutron techniques provide a high degree of complementarity to X-ray tools with their sensitivity to nuclear and electron density respectively.In this programme, we will develop combined neutron imaging and diffraction tools, alongside novel X-ray imaging techniques - in concert, these tools provide an understanding of battery operation and degradation from the 'atom to the device' level. Leveraging the world leading capabilities across Diamond, ISIS and UCL, there is a unique opportunity to understand and explain degradation phenomena that arise during battery operation (for example as a function of voltage, temperature or cycle life), which will inform new approaches to materials and device, design and operation.
锂离子电池是20世纪的变革性技术之一,随着电动汽车的迅速普及,有望在21世纪产生更广泛的影响。电池退化仍然是汽车电气化面临的最紧迫问题之一,也是从消费电子到航空航天等一系列行业的关键。随着锂离子电池应用需求的日益增长,人们需要更好地了解材料和器件的性能、退化和失效,同时也激发了对后锂离子电池新化学物质的探索。为了推进这一理解,研究人员拥有一系列显微镜、光谱学、衍射和分析工具,并且朝向多模式和原位或操作表征的增长趋势提供了探测与电池操作和退化相关的高度相关的物理化学现象的机会。例如,中子成像技术与X射线成像技术具有很强的互补性,它们分别对核密度和电子密度具有灵敏度。在本项目中,我们将开发中子成像和衍射相结合的成像技术,以及新型的X射线成像技术,这些技术将帮助我们从“原子到器件”的层面了解电池的运行和退化。利用Diamond、ISIS和UCL的世界领先能力,我们有独特的机会来理解和解释电池运行过程中出现的退化现象(例如,作为电压、温度或循环寿命的函数),这将为材料和设备、设计和操作提供新的方法。

项目成果

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