पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और इलेक्ट्रिक वाहनों के तेजी से विकास के साथ, लिथियम बैटरी की क्षमता, चार्ज और डिस्चार्ज को तेज करने के अलावा लोगों को और अधिक चिंतित है कि समय-समय पर लिथियम बैटरी विस्फोट के कारण लिथियम बैटरी की सुरक्षा कैसे सुरक्षित रखनी चाहिए लिथियम बैटरी सुरक्षा के आधार की समस्या को हल करने के लिए यह है कि लिथियम बैटरी विस्फोट के कारणों की गहनता और व्यापक समझ के रूप में वैज्ञानिक।
वर्तमान वैज्ञानिक स्तर स्पष्टीकरण लिथियम बयान प्रपत्र 'डेन्ड्राइट' (डेन्ड्राइट) के इलेक्ट्रोड सतह है, और यह बैटरी विफलता की वजह से बैटरी आंतरिक शॉर्ट सर्किट के कारण विकसित करने के लिए जारी रहेगा, या एक आग का कारण हो सकता है, लेकिन कैसे को समझने के लिए और परमाणु संरचना के स्तर का अध्ययन करते हैं, और फिर इस समस्या का समाधान खोजने के लिए, पहले में प्रभावी तकनीकी साधनों की कमी
स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी, अमेरिका के ऊर्जा विभाग सीधे एसएलएसी नेशनल एक्सेलेरेटर प्रयोगशाला प्रोफेसर कुई यी के तहत, 1 99 7 में, इस महीने ने अभी तक केमिकल टेक्नोलॉजी (क्रायो-ईएम) प्रौद्योगिकी के लिए 2017 नोबेल पुरस्कार जीता है। साल का नोबेल पुरस्कार विजेता झू दिवेन एट अल की अनुसंधान टीम ने क्रायो-ईएम द्वारा प्रथम परमाणु-ग्रेड लिथियम धातु के दाण्ड्रय की छवि पर कब्जा कर लिया। परिणाम 27 अक्टूबर स्थानीय समय पर प्रकाशित हुए थे अंतरराष्ट्रीय शैक्षणिक पत्रिका "विज्ञान" में
छवि प्रदर्शन, लिथियम डेन्ड्राइट से प्रत्येक, एक धातु, लंबाई छह पक्षीय और सही क्रिस्टल आकार का है। इससे पहले केवल अनियमित आकार के क्रिस्टल एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप दर्पण द्वारा मनाया। कुई यी ने कहा कि 'अनुसंधान बहुत है उत्साहित, लेकिन यह भी अनुसंधान के लिए एक नई स्थिति को खोल दिया! '
क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, परिभाषा के द्वारा एक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, TEM के रूप में) कम तापमान पर नमूना के अवलोकन का उपयोग कर जमे हुए निर्धारण माइक्रोस्कोपी लागू किया जाता है। क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी पढ़ाई महत्वपूर्ण संरचनात्मक जीव विज्ञान तरीके हैं, एक जैविक मैक्रो मोलेक्यूल प्राप्त है संरचना का एक महत्वपूर्ण साधन।
क्योंकि छवि वैज्ञानिक सफलताओं के तंत्र को समझने के लिए महत्वपूर्ण अक्सर नग्न आंखों के प्रयोग पर लक्ष्य को सफलतापूर्वक अपने दृश्य रचना का अधिग्रहण निर्माण कर रहे हैं, जमे हुए है। एक लंबे समय के लिए, लोगों को लगता है कि मजबूत इलेक्ट्रॉन बीम जैविक सामग्री को नष्ट कर देगा की वजह से, जैविक अणुओं की TEM अवलोकन के लिए उपयुक्त नहीं है। हालांकि बिजली उत्पन्न दर्पण, ताकि शोधकर्ताओं कर सकते हैं जैविक अणुओं 'ऊपर फ्रीज', एक अभूतपूर्व आंदोलन अवलोकन और विश्लेषण, समझ और जीवन के इन रासायनिक दवा विकास के लक्षण वर्णन के लिए एक निर्णायक प्रभाव पड़ता है। इस कारण के लिए, इस साल भी क्रायो-इम स्नो हो जाएगा हाथ में बेल रसायन शास्त्र।
मंदिर के तापमान में कमरे के तापमान पर, लिथियम के डेन्ड्रैइट हवा के संपर्क में गड़बड़ हो जाते हैं, और इलेक्ट्रॉन बीम भी बड़ी संख्या में छेदों को पिघला देता है। सही: क्रायो-ईएम के नीचे की छवि, जमे हुए वातावरण अपने मूल को सुरक्षित रखता है राज्य का यह संकेत है कि इसका क्रिस्टल नैनोयर्स का स्पष्ट इंटरफ़ेस है।
लिथियम और उसी के लिए अन्य सामग्री के लिए, संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप स्तर डेन्ड्राइट परमाणुओं। बायोमैटिरियल्स और की तरह, जब इलेक्ट्रॉन बीम अतिक्रमण से कमरे के तापमान पर TEM का उपयोग कर, धार कर्ल डेन्ड्राइट भी पिघल के परिणाम को देखने के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता। भागीदारी स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय डॉक्टरेट काम यैनबिन लि ने कहा 'TEM नमूना तैयारी हवा में किया जाता है, लिथियम धातु जल्दी से हवा में, क्षय' 'हर बार जब हम एक उच्च शक्ति इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप एक धातु का पालन करने के साथ करने की कोशिश की जब लिथियम डेन्ड्राइट इलेक्ट्रॉनों 'ड्रिलिंग छेद' में होगा, यहां तक कि यह पूरी तरह से पिघल रहा है। '
अध्ययन में भाग लेने वाले स्टैनफोर्ड डॉक्टरेट छात्र यॅनबिन ली ने कहा, 'सूरज में एक आवर्धक ग्लास के साथ पेड़ काटने की तरह है, लेकिन यदि आप पत्तियों को शांत कर सकते हैं, तो समस्या का समाधान हो जाएगा: आप पत्ते पर अपना प्रकाश ध्यान केंद्रित करते हैं, वही खो जाएगा, पत्तियां नष्ट नहीं की जाएंगी। इमेजिंग पर बैटरी सामग्री के उपयोग के प्रभाव को हासिल करने के लिए हम फ्रोजन इलेक्ट्रॉनिक माइक्रोस्कोप का इस्तेमाल कर सकते हैं, अंतर बहुत स्पष्ट है।
इसलिए, फ्रीज इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप न केवल नए युग में जैव रसायन को ही बना देता है, बल्कि लिथियम डेंड्राइट्स की पूरी संरचना को देखने के लिए परमाणु स्तर पर पहली बार वैज्ञानिकों के लिए भी। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि कार्बोनेट आधारित इलेक्ट्रोलाइट में डेंड्राइट्स में एक एकल क्रिस्टल नैनोयर्स के लिए विशिष्ट दिशाओं में बढ़ोतरी, जिनमें से कुछ 'विकास' के दौरान जोड़ दिए जाएंगे, लेकिन उनके क्रिस्टल संरचनाएं बरकरार रहेंगी।
स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के एक अन्य शोधकर्ता, जिन्होंने अध्ययन में भाग लिया, ने कहा कि ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस (एसईआई) भी देखा गया था, और अलग-अलग इलेक्ट्रोलाइट्स में गठित विभिन्न एसईआई नैनोस्ट्रक्चर भी बताए गए थे क्योंकि जब बैटरी चार्ज किया गया था और छुट्टी दे दी गई थी , धातु के इलेक्ट्रोड पर एक ही कोटिंग का गठन किया जाएगा, इसलिए बैटरी के कुशल उपयोग के लिए अपनी पीढ़ी और स्थिरता को नियंत्रित करना आवश्यक है।
क्रायो-ईएम का प्रयोग करके, वैज्ञानिक यह देख सकते हैं कि एक एंटो (बाएं) की स्थिति का खुलासा करते हुए, इलेक्ट्रॉनों को डेन्ड्रैक्ट्स में परमाणुओं से उभरने का तरीका देख सकते हैं। वैज्ञानिक भी परमाणुओं (शीर्ष दाएं) और परमाणु अंतर के बीच की दूरी को माप सकते हैं। संकेत है कि वे लिथियम परमाणु (नीचे दाएं) हैं।
SLAC प्रदर्शन प्रेस विज्ञप्ति, खुर्दबीन के नीचे, शोधकर्ताओं ने विभिन्न तकनीकों परमाणुओं डेन्ड्राइट ढंग खुलासा क्रिस्टलीय ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस फिल्म से इजेक्ट इलेक्ट्रॉनों निरीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया, और व्यक्तिगत परमाणुओं की अपनी कोटिंग स्थिति है जब वे इस के सिवा जब आमतौर पर बैटरी रसायन शास्त्र के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए इस्तेमाल जोड़ने, ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस फिल्म कोटिंग की परमाणु संरचना अधिक व्यवस्थित हो जाता है, जो समझाने के लिए क्यों additive एक भूमिका निभाएगा में मदद मिलेगी।
'हम बहुत उत्साहित हैं, यह पहली बार है कि हम ऐसे विस्तृत वृक्ष के समान चित्र प्राप्त कर सकें, लेकिन पहली बार नैनो संरचना की ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस परत को देखते हैं।' यानबिन ली ने कहा, 'यह उपकरण हमें अलग-अलग समझने में मदद कर सकता है इलेक्ट्रोलाइट्स में से किस प्रकार का प्रभाव होता है, और क्यों कुछ इलेक्ट्रोलाइट अन्य की तुलना में बेहतर है
इन प्रयोगों के डेटा का उपयोग बैटरी की विफलता के तंत्र को और समझने के लिए किया जा सकता है। हालांकि यह काम लियोथियम धातु को क्रायो-ईएम की व्यावहारिकता को साबित करने के लिए एक उदाहरण के रूप में है, लेकिन यह विधि प्रकाश-संवेदनशील सिलिकॉन कार्बाइड या सल्फर जैसे सामग्री। अनुसंधान दल ने यह भी कहा कि वे रासायनिक गुणों की अधिक समझ और ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस परत की संरचना पर ध्यान केंद्रित करने की योजना बना रहे हैं।
