Nowy model NExT przewiduje wydajność baterii dzięki analizie nierównowagi dynamicznej

Inżynierowie opracowali nowy model fizyki klasycznej, nazwany Chen-Huang Nonequilibrium Phasex Transformation (NExT), który ma na celu lepsze zrozumienie procesów nierównowagi dynamicznej w bateriach. Model ten, stworzony przez Hongjianga Chena i Hsiao-Ying Shadow Huang z NC State, został opublikowany w The Journal of Physical Chemistry C 10 lipca 2025 roku. Celem NExT jest pogłębienie wiedzy na temat zachowania baterii, zwłaszcza litowo-jonowych, podczas szybkich cykli ładowania i rozładowywania, które znacząco odchylają je od stanu równowagi, prowadząc do zmian fizycznych i chemicznych wpływających na wydajność i żywotność.

Model NExT wyjaśnia, w jaki sposób materiały takie jak LiFePO4 i NMC przechodzą transformacje fazowe w warunkach nierównowagi, wprowadzając koncepcję „czynników ścieżki” wpływających na zmiany energii podczas wstawiania i usuwania jonów. Symulacje wykazały, że gęstość dyslokacji odgrywa kluczową rolę w napędzaniu zmian strukturalnych podczas szybszych reakcji elektrochemicznych. Model został zweryfikowany poprzez porównanie wyników symulacji z danymi eksperymentalnymi, potwierdzając jego mechanizm jako narzędzie do potencjalnej poprawy wydajności baterii. Chociaż model jest obecnie skoncentrowany na bateriach litowo-jonowych, jego zasady mają szerokie zastosowanie w innych systemach magazynowania energii, w tym w bateriach wielowartościowych. Podejście to wspiera racjonalne projektowanie materiałów i urządzeń magazynowania energii nowej generacji.