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锂离子电池阴极中离子扩散的纳米级映射
在锂离子电池阴极N. Balke 1，S。Jesse 1，A。N. Morozovska 2，E。Eliseev 3，E。Eliseev 3，D。W. Chung 4，Y. Kim 5，L。Adamczyk 5，R。E. E. Garcia 4，N。Dudney 5和N.Dudney Internal Interge Nation Interge N.实验室，田纳西州橡树岭，美国37831，2，乌克兰国家科学学院半导体物理研究所，乌克兰41，PR。nauki，03028乌克兰，乌克兰3，材料科学问题研究所，乌克兰国家科学学院，乌克兰3，乌克兰3，Krjijanovskogo，Krjijanovskogo，03142基辅，乌克兰，乌克兰，4材料工程学院，Purdue University，Purdue University，Purdue University，Purdue University，West Lafayette田纳西州37831，美国。实现Li进出阴极的运动是新电池设计的关键组成部分，但由难以识别的纳米级工艺主导。我们开发了一种基于扫描探针显微镜的方法，电化学应变显微镜（ESM），以研究薄膜licoo 2电极材料中的电偏置诱导的锂离子传输。ESM利用了偏置控制的锂离子浓度和电极材料摩尔体积之间的固有联系，从而为具有纳米计精度的新型研究提供了能力。使用ESM，可以在相关的长度尺度上研究局部电化学过程，以揭示结构，功能和液压电池性能之间的复杂相互作用。这项工作表明了如何使用ESM来研究分层阴极材料（例如Licoo 2）中的锂离子运输。N.B.N.B.通过其分层结构，锂离子传输和相应的体积变化很大程度上取决于Licoo 2晶粒的晶体学方向。使用ESM，可以鉴定具有增强锂离子动力学的晶粒和晶界。显着性的可再生能源需求日益增长与对当前未按照许多应用所需的性能执行的高级储能技术的需求密切相关。储能系统的功能（例如锂离子电池）基于并最终受到离子流的速率和定位，以不同的长度尺度从原子上的原子到晶粒到接口。在这些长度尺度上理解离子运输过程的根本差距极大地阻碍了当前和未来电池技术的发展。ESM的开发已经打开了以前从未达到的水平来了解锂离子电池的途径。有关用ESM获得的本地锂离子流的独特信息将不可避免地导致电池应用材料开发的突破。了解离子流，材料属性，微结构和缺陷之间的相互作用是电池操作的关键，可用于优化设备属性并了解电池褪色过程中发生的情况。信用研究是作为流体界面反应，结构和运输（第一）中心的一部分，这是一个能源边界研究中心，由美国能源部基本能源科学办公室资助，基础能源科学办公室，奖励编号ERKCC61（N.B.，L.A.，L.A.R.E.G.R.E.G.以及美国能源部基础能源科学办公室的一部分，美国能源部CNMS2010-098和CNMS2010-099（N.B.，S.J。）。还承认亚历山大·冯·洪堡基金会。和D.W.C.感谢NSF Grant CMMI 0856491的支持。“纳米尺度的电化学插入和锂离子电池材料的扩散映射” N。Balke，S。Jesse，A。N. Morozovska，E。E. Eliseev，D。W. Chung，Y。Kim，Y。Kim，L。Adamczyk，R。E. E.García，N。Dudney和S.V.kalinin，nat。纳米技术。5，749-754（2010）。5，749-754（2010）。
引用神，Jie，Wei Sun，Di Liu，Thomas Schaus和Peng Yin。 2021年。“以DNA模块化外延为指导的三维纳米印刷。”自然伴侣
周期性三维模式的抽象光刻缩放对于推进可扩展的纳米制造至关重要。当前最新的四型构图或极端紫外线图的线螺距下降到30 nm左右，可以通过复杂的后制造过程将其进一步改进到20 nm。在此，我们报告了使用三维（3D）DNA纳米结构的使用将线螺距缩小至16.2 nm，比当前最新结果小约50％。我们使用DNA模块化外延方法来制造具有规定的结构参数（俯仰，形状和临界维度）沿设计器组装途径的规定的3D DNA掩模。单次反应离子蚀刻，然后以7 nm的横向分辨率和2 nm的垂直分辨率将DNA模式转移到Si底物。DNA模块化表现的光刻相比，在现场效应晶体管中，高级技术节点的预期值的音调更小，并为现有的光刻工具提供了用于高级3D纳米制造的现有光刻工具的潜在补充。
通过Z-Scan技术测量的Niobate中的三光子和四光子吸收
摘要：已经进行了开放式Z扫描测量，以分别研究800 nm和1030 nm波长的三个光子（3 pa）和四光子吸收（4 PA）系数，并在一致和stoichiomempricmetricmempric niobate中（CLN，SLN，SLN），与不同的Concen-Concen-concen-concen-trations一起使用。两个波长的激光脉冲持续时间为40 fs和190 fs。晶体内部的峰强度在约110至550 GW/cm 2之间变化。使用理论模型评估了3 PA和4 PA系数，结果表明它们的最小值位于MG掺杂水平或周围，与抑制CLN和SLN的光差异相对应。此结果可以归因于晶体缺陷对3 PA和4 PA过程的贡献。此外，在1030 nm处的4 pa在相同的强度水平下在800 nm处表现出比3 pa更大的非线性吸收。讨论了这种意外行为的可能原因。总体而言，比较这些晶体的3 pa和4 pA值将使选择LN晶体的最佳组成，以进行有效的THZ产生以及其他需要高泵强度的非线性光学过程。
外部知识如何为能量过渡的锂离子电池做出贡献？
清洁能源技术中的摘要创新至关重要。技术创新的一个关键决定因素是外部知识的整合，即知识溢出。但是，现存的工作并不能解释单个溢出方式的产生：这些溢出的机制和推动因素。我们询问其他技术，部门或科学训练的知识如何基于使用现存的文学和精英访谈的质量案例研究的重要案例研究的净零元电池（LIBS）的重要技术的创新过程：锂离子电池（LIBS）。We identify the break- through innovations in LIBs, discuss the extent to which breakthrough innova- tions—plus a few others—have resulted from spillovers, and identify different mechanisms and enablers underlying these spillovers, which can be leveraged by policymakers and R&D managers who are interested in facilitating spillovers in LIBs and other clean-energy technologies.
基于锂离子电池的剩余使用寿命预测...
无人管理的水下车辆通常部署在深海环境中，这些环境呈现出独特的工作条件。锂离子电池对于为水下车辆供电至关重要，至关重要的是要准确预测其剩余使用寿命（RUL）以保持系统的可靠性和安全性至关重要。我们提出了一个基于完整集合经验模式分解的残留寿命预测模型框架，并具有自适应噪声 - 时空卷积网（Ceemdan-TCN），该卷积网（Ceemdan-TCN）利用了扩张的因果汇报来提高模型捕获局部容量再生的能力，并增强了整体预测准确性。ceemdan被用来确定数据并防止由局部再生引起的Rul预测错误，并利用特征扩展来扩展原始数据的时间维度。NASA和CALCE电池容量数据集用作训练网络框架的输入。输出是当前预测的剩余容量，它与实际剩余电池容量进行了比较。MAE，RMSE和RE用作RUL预测性能的评估索引。在NASA和CACLE数据集上验证了所提出的网络模型。评估结果表明，我们的方法具有更好的寿命预测性能。同时，证明特征扩展和模态分解都可以提高模型的概括能力，这在工业场景中非常有用。
后锂离子电池的挑战和优势
为了减少二氧化碳排放，人们正在进行前所未有的研究，以开发高效、廉价的电动汽车和固定式储能系统，用于风能和太阳能等间歇性（可再生）能源产生的能量。1,2 在这方面，越来越多的基于钠 (Na)、镁 (Mg) 和铝 (Al) 的电池受到关注，因为这些元素在地球上含量丰富，因此与代表目前商业标准的锂 (Li) 离子电池 (LIB) 相比，它们的总体成本可能更低。3,4 然而，用钠、镁或铝离子取代锂离子需要对此类电池的阴极和电解质材料以及电化学进行深入的修订和重新探索。在此，我们简要回顾了基于地球丰富元素的新兴电池技术——不包括已经成熟的系统，例如铅酸电池和钠硫电池以及基于硫/空气阴极的后锂离子电池——并讨论它们各自的优缺点。人们认识到，基于钾 (K) 的电池作为一种低成本电池技术开始引起人们的关注，5 但为了简洁起见，本文将省略它。可充电电池的工作原理是基于阳极材料（负极，“还原剂”）和阴极材料（正极材料，“氧化剂”）之间的可逆氧化还原反应。阳极和阴极材料在空间上
具有自增强自适应性能的分级多孔钢整体结构
铁是一种丰富的化学元素，自古以来就以钢和铸铁的形式用于制造工具、器皿和武器。[1,2] 钢铁目前每年的产量为 1.4 亿吨，是人类文明中最广泛利用的材料之一。[1] 如此高的产量和当前加工技术的高碳足迹，使钢铁成为现代社会减少材料对环境影响的首选材料。[3] 虽然全世界的大部分钢铁生产都用于制造致密的建筑结构元件，但人们也在探索将多孔铁块用于催化、[4] 储能、[5] 组织再生 [6] 和结构应用。[7] 对环境影响较小的轻质结构的需求日益增长，人们对此类多孔金属以及它们对旨在更有效地利用自然资源的非物质化战略的潜在贡献的兴趣日益浓厚。海绵铁是通过将矿石在熔点以下直接还原而获得的，是多孔金属最早的例子之一。[8] 由于其强度相对较低，这种多孔铁在过去被用作制造致密结构的前体。多孔金属的低强度源于众所周知的材料强度和相对密度之间的权衡。[9] 根据 Gibson-Ashby 分析模型的预测，[10] 多孔和胞状结构的强度和刚度与固相相对密度 (φ) 呈幂律关系：P∼φm，其中 P 是关注的属性，m 是缩放指数。重要的是，高度多孔的大型结构（φ<0.20）通常表现出的刚度和承载能力远低于这种简单分析模型的预期水平。 [11] 事实上，实验和计算研究表明，当材料的相对密度接近其渗透阈值时，只有一小部分固相能有效地增加多孔结构的刚度。[12,13] 这是因为在多孔网络结构整体变形过程中存在未受载荷的悬挂元素。[14]
可充电lithium-ion-batteries for-foreless-smart- ...
抽象无线通信如今被视为一种破坏性技术。的确，即使有线系统可以轻松达到100％的可靠性，它也会引起大量的接线，这对质量的影响不高，对寿命也没有可忽略的影响。为了节省时间和计划，无线通信传感器显示为接线优化，可以快速安装而无需修改通用电气网络。，但是这种系统需要嵌入的能量。为了证明适合各种环境的无线技术概念的有效性，包括空间，航空或建筑物的有效性，在本文中描述了微型和自主锂离子电池的发展。在太空，飞机飞行，寒冷环境或收获条件中的原型表演进行了讨论。还引入了高于250Wh/kg或低温工作电解质（低于-20°C）的新化学物质。关键字：二级锂离子电池，极端环境，高能量，航空航天，收获1介绍，即面临对航空航天中高能量，轻质可充电电池的需求不断增长的，必须考虑到诸如温度，引力，真空或振动等环境限制。在高温下（高于100°C）或低温（降至-40°C，-60°C）的化学分布，具有高能或能力的高能量或能力，具有真空度或非常低压，并且额外的较薄构型和/或柔性，非常小的3D尺寸（少于几个MM3）成为这里的必要性。这些考虑因素导致了微型和自主液体电池的开发，以证明适用于各种环境的无线技术概念的有效性，包括空间，航空航天，军事或公共场所，范围从任务范围内，范围从几乎不需要的循环（例如启动申请）到需要千万千分之一的任务。涉及卫星，在地面进行测试以及-40°C和 +60°C之间的存储
引用了原始发表的论文（记录的版本）：Larsson，C.，Larsson，F.，Xu，J。等（2023）。锂插入诱导SWE
结构电池复合材料属于类别的多功能材料，具有同时存储电能并承载机械负载的能力。在充当负电极时，碳纤维也充当机械增强。锂离子插入碳纤维中的含有6.6％的径向膨胀，轴向膨胀为0.85％。此外，碳纤维的弹性模量受锂插入的显着影响。当前的结构电池建模方法不考虑这些功能。在本文中，我们通过开发考虑有限菌株和锂浓度依赖性纤维模量的计算模型，研究碳纤维中锂插入对结构电极机械性能的影响。计算模型可以表示形态变化，从而预测可以预测诸如内部应力状态，均质的切线刚度以及由碳纤维静脉引起的电极的有效扩展。所采用的有限应变公式允许在不同的静态状态下持续考虑测量数据。采用有限应变公式的重要性也显示为数值。最后，通过实施一种新型的无应力膨胀方法，结果表明，结构电极的计算膨胀与实验中观察到的相似趋势。
用于 Computercom 的紧凑型光学 TX 和 RX 宏单片集成在 45nm CMOS 中
摘要 — 随着光通信的覆盖范围不断缩小，光子学正从机架到机架数据通信链路转向需要不同架构的厘米级计算机内应用 (computercom)。集成光学微环谐振器 (MRR) 正成为满足更严格的面积和效率要求的有吸引力的选择：它们通过波分复用 (WDM) 和高带宽密度提供缩放。在本文中，我们介绍了在 45 nm CMOS 中单片集成的用于 computercom 的紧凑型电光发射 (TX) 和接收 (RX) 宏。它们与 MRR 调制器和光电探测器一起工作，并包括所有必要的电子器件和光学器件，以实现片上数据源和接收器之间的光学链路。通过感测驱动电子器件中的光学设备的偏置电流而不是使用外部工作点感测光学器件，实现了最紧凑的热稳定性实现。使用场效应晶体管作为加热元件（在单片集成平台中是可能的）可进一步减少热控制所需的面积和功率。TX 宏的工作数据速率高达 16 Gb/s，消光比 (ER) 为 5.5 dB，插入损耗 (IL) 为 2.4 dB。RX 宏在 12 Gb/s 时灵敏度为 71 µ A pp，BER ≤ 10 − 10。用宏构建的芯片内链路在 10 Gb/s 时实现 ≤ 2.35 pJ/b 的电气效率和 BER ≤ 10 − 10。两个宏都在 0.0073 mm 2 内实现，每个宏的带宽密度为 1.4 Tb/s/mm 2。