مواد و ساخت پیشرفته

تکامل ریزساختار الکترود باتری ارتباط نزدیکی با عملکرد باتری دارد. بنابراین شناسایی و تجسم تکامل ریزساختار برای بهینه­سازی الکترودهای تولیدی ضروری است.

در تحقیقات اخیر، تکامل ریزساختار الکترود در حالت‌های مختلف شارژ با توجه به تأثیر ساختار باتری مورد مطالعه قرار گرفته است. بر این اساس یک ناحیه بزرگ از الکترود، به عنوان نماینده، با ترکیبی از میکروسکوپ الکترونی روبشی[1] (SEM) و یک صیقل دهنده مقطعی[2] (CP) به دست آمده است. و یک رویکرد شبکه عصبی[3] U-Net اصلاح­شده برای بهبود دقت بخش‌بندی پیشنهاد شده است. اعتبار نماینده ساختار باتری بر دقت پارامترهای ریزساختار استخراج شده تأثیر می­گذارد.

در این مطالعه، یک باتری مینی استوانه‌ای طراحی شده است تا بتوان پارامترهای ریزساختاری را در حالت‌های مختلف شارژ، با در نظر گرفتن تأثیر ساختار واقعی باتری، به‌دست آورد. برای به دست آوردن سطح وسیعی از الکترود برای مشاهده، از یک صیقل­دهنده مقطعی با یون آرگون استفاده شده است. علاوه بر این، یک روش بخش­بندی تصویر مبتنی بر یک شبکه عصبی U-Net اصلاح‌شده برای افزایش کیفیت ریزساختار استخراج‌شده توسعه یافته است. همچنین رابطه بین تخلخل و ضخامت در حالت‌های مختلف بار الکترود از طریق آزمایش‌ها و یادگیری عمیق تصاویر ارائه شده است. این روش بینش جدیدی در مورد تکامل ریزساختار الکترود ارائه می­دهد و به طور بالقوه می­تواند تولید باتری های لیتیوم یون را هدایت کند.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1388248122000261