NREL扩展纳米级成像能力 为电池未来提供更清晰的愿景

广汽汽车的电池是一个复杂且不断变化的系统，每个粒子都有一个故事。

据外媒报道，美国国家可再生能源实验室达成共识，认为X射线成像技术是解锁储能系统性能关键信息的关键。因此，NREL的研究人员在使用X射线诊断技术检测电池材料的成分和结构方面一直处于技术的前沿。预计该实验室将增加一台新的X射线纳米级计算机断层扫描仪。有了这项技术的帮助，未来的NREL研究人员可以对能源材料有更清晰的了解。“作为电化学研究的领先机构，继续投资纳米CT和其他领先设施具有重要意义。”NREL高级储能研究员Donald Finegan说，“这种扫描仪的空间分辨率高达50nm，大大提高了NREL的业务能力。此外，只有高能同步加速器X射线设施才能达到这一极限。”。“这为研究人员打开了大门，有助于进一步分析和理解电池材料。当样品旋转时，X束可以创建具有极高分辨率的3D图像。通过这些图像，研究人员可以分析电池材料的性能，如晶体结构、化学成分和3D架构。考虑到纳米CT的无损性，研究人员可以实时观察材料变化，以了解电池运行或循环过程中发生的反应。来自NREL、加州大学圣地亚哥分校、亚眠大学和赛默飞世尔科学公司的顶尖纳米技术科学家联合撰写了一篇关于自然纳米技术的综述，详细介绍了电池诊断成像的历史和发展趋势，以及利用机器学习技术提高现有成像和计算建模能力的机会。通过机器学习技术训练计算机建模、预测结果和自动化分析过程。此外，纳米CT可用于开发预测模型，以分析电极微观结构或材料异质性如何影响电化学响应。因此，研究人员可以快速评估复杂的数据集，以确定下一代电池设计的新解决方案。此外，通过生成对抗性网络等建模工具，可以提高数字图像的分辨率，弥合诊断成像尺度之间的差距，并提供锂离子电极颗粒形态的整体视图。例如，不同电极颗粒的形状和大小差异很大，这使得多尺度图像对理解电池运行具有重要意义。即使放大，降解机制仍然可以看到，但研究人员需要知道从哪个尺度进行观察。最近，NREL与乌尔姆大学和阿贡国家实验室的研究人员合作，在《npj计算材料科学》杂志上发表了一篇演示文章，介绍了如何应用GANs来提高显微镜图像的分辨率，并使其能够量化肉眼看不到的微小特征，例如电极颗粒中的裂纹。芬根说， “研究人员希望使用这种新型纳米CT扫描仪为下一代电池材料的未来开发、合成和制造提供信息。凭借其内部高分辨率成像能力，研究团队可以加快速度，进一步了解更耐降解机制的材料。在此基础上，结合其他显微镜技术以及创新的机器学习方法，表征能力将提升到新的高度

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