Ang mga tigdukiduki sa Argonne National Laboratory sa US Department of Energy (DOE) adunay taas nga kasaysayan sa pagpayunir sa mga nadiskobrehan sa natad sa lithium-ion nga mga baterya. Daghan niini nga mga resulta alang sa cathode sa baterya, nga gitawag og NMC, nickel manganese ug cobalt oxide. Ang usa ka baterya nga adunay kini nga cathode karon nagpalihok sa Chevrolet Bolt.
Ang mga tigdukiduki sa Argonne nakab-ot ang lain nga pagkahugno sa mga katod sa NMC. Ang bag-o nga gamay nga istruktura sa partikulo sa cathode sa team makahimo sa baterya nga mas lig-on ug mas luwas, makahimo sa pag-operate sa taas kaayo nga mga boltahe ug makahatag og mas taas nga mga han-ay sa pagbiyahe.
"Kami karon adunay giya nga magamit sa mga tiggama sa baterya sa paghimo sa taas nga presyur, walay utlanan nga mga materyales sa cathode," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
"Ang naglungtad nga NMC cathodes nagpakita sa usa ka dakong babag alang sa taas nga boltahe nga trabaho," miingon ang assistant chemist nga si Guiliang Xu. Uban sa charge-discharge cycling, ang performance paspas nga mius-os tungod sa pagkaporma sa mga liki sa cathode particles. Sulod sa mga dekada, ang mga tigdukiduki sa baterya nangita og mga paagi sa pag-ayo niini nga mga liki.
Usa ka paagi kaniadto migamit ug gagmayng mga spherical nga partikulo nga gilangkoban sa daghang mas gagmay nga mga partikulo. Ang dagkong mga spherical nga partikulo kay polycrystalline, nga adunay mga kristal nga dominyo nga lainlain ang oryentasyon. Ingon nga resulta, aduna silay gitawag sa mga siyentipiko nga mga utlanan sa lugas tali sa mga partikulo, nga mahimong hinungdan sa pagliki sa baterya panahon sa usa ka siklo. Aron mapugngan kini, ang mga kauban ni Xu ug Argonne naghimo kaniadto og usa ka protective polymer coating sa palibot sa matag partikulo. Kini nga coating naglibot sa dagkong spherical nga mga partikulo ug mas gagmay nga mga partikulo sa sulod niini.
Ang laing paagi sa paglikay niini nga matang sa cracking mao ang paggamit sa usa ka kristal nga mga partikulo. Ang electron microscopy niini nga mga partikulo nagpakita nga sila walay mga utlanan.
Ang problema sa team mao nga ang mga cathode nga hinimo gikan sa coated polycrystals ug single crystals nagliki gihapon sa panahon sa pagbisikleta. Busa, nagpahigayon silag halapad nga pagtuki niining mga materyales sa cathode sa Advanced Photon Source (APS) ug Center for Nanomaterials (CNM) sa Argonne Science Center sa US Department of Energy.
Ang lainlaing mga pag-analisar sa x-ray gihimo sa lima ka mga bukton sa APS (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C ug 34-ID-E). Mopatim-aw nga ang gihunahuna sa mga siyentipiko nga usa ka kristal, ingon sa gipakita sa electron ug X-ray microscopy, sa tinuud adunay sulud sa sulod. Ang pag-scan ug transmission electron microscopy sa CNMs nagpamatuod niini nga konklusyon.
"Sa dihang among gitan-aw ang ibabaw nga morpolohiya niini nga mga partikulo, kini morag usa ka kristal," miingon ang physicist nga si Wenjun Liu. â�<“但是，当我们在APS 使用一种称为同步加速器X 射线衍射显使用一种称为同步加速器X 射线衍射显微镜的技术和华界隐藏在内部。” â� <“但是 ， 当 在 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 x 射线 显微镜 的 技术 和 ，现 边界 隐藏 在。”"Apan, sa dihang migamit kami ug teknik nga gitawag ug synchrotron X-ray diffraction microscopy ug uban pang mga teknik sa APS, among nakaplagan nga ang mga utlanan natago sa sulod."
Importante, ang team nakahimo og pamaagi aron makahimo og single nga mga kristal nga walay mga utlanan. Ang pagsulay sa gagmay nga mga selula nga adunay kini nga single-crystal cathode sa taas kaayo nga mga boltahe nagpakita sa usa ka 25% nga pagtaas sa pagtipig sa enerhiya matag yunit nga gidaghanon nga halos wala’y pagkawala sa pasundayag sa 100 nga mga siklo sa pagsulay. Sa kasukwahi, ang NMC cathodes nga gilangkoban sa multi-interface nga single crystals o coated polycrystals nagpakita sa kapasidad nga drop sa 60% ngadto sa 88% sa samang tibuok kinabuhi.
Ang mga kalkulasyon sa atomic scale nagpadayag sa mekanismo sa pagkunhod sa kapasidad sa cathode. Sumala kang Maria Chang, usa ka nanoscientist sa CNM, ang mga utlanan mas lagmit nga mawad-an sa mga atomo sa oksiheno sa dihang ang baterya ma-charge kay sa mga lugar nga mas layo kanila. Kini nga pagkawala sa oksiheno mosangpot sa pagkadaot sa siklo sa selula.
"Ang among mga kalkulasyon nagpakita kung giunsa ang utlanan mahimong mosangpot sa oxygen nga gipagawas sa taas nga presyur, nga mahimong mosangpot sa pagkunhod sa performance," miingon si Chan.
Ang pagwagtang sa utlanan nagpugong sa ebolusyon sa oxygen, sa ingon nagpauswag sa kaluwasan ug cyclic nga kalig-on sa cathode. Ang mga pagsukod sa ebolusyon sa oxygen gamit ang APS ug usa ka advanced light source sa Lawrence Berkeley National Laboratory sa US Department of Energy nagpamatuod niini nga konklusyon.
"Karon kami adunay mga giya nga magamit sa mga tiggama sa baterya sa paghimo sa mga materyales sa cathode nga walay mga utlanan ug naglihok sa taas nga presyur," miingon si Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus. â�<“该指南应适用于NMC 以外的其他正极材料。” â�<“该指南应适用于NMC 以外的其他正极材料。”"Ang mga panudlo kinahanglan magamit sa mga materyales sa cathode gawas sa NMC."
Ang usa ka artikulo bahin sa kini nga pagtuon nagpakita sa journal Nature Energy. Dugang pa sa Xu, Amin, Liu ug Chang, ang mga tagsulat sa Argonne mao sila Xiang Liu, Venkata Surya Chaitanya Kolluru, Chen Zhao, Xinwei Zhou, Yuzi Liu, Liang Ying, Amin Daali, Yang Ren, Wenqian Xu , Junjing Deng, Inhui Hwang, Chengjun Sun, Tao Zhou, Ming Du, ug Zonghai Chen. Mga siyentipiko gikan sa Lawrence Berkeley National Laboratory (Wanli Yang, Qingtian Li, ug Zengqing Zhuo), Xiamen University (Jing-Jing Fan , Ling Huang ug Shi-Gang Sun) ug Tsinghua University (Dongsheng Ren, Xuning Feng ug Mingao Ouyang).
Mahitungod sa Argonne Center for Nanomaterials Ang Center for Nanomaterials, usa sa lima ka US Department of Energy nanotechnology research centers, mao ang nag-unang nasyonal nga institusyon sa tiggamit alang sa interdisciplinary nanoscale research nga gisuportahan sa US Department of Energy's Office of Science. Mag-uban, ang mga NSRC nagporma og usa ka suite sa mga komplementaryong pasilidad nga naghatag sa mga tigdukiduki sa labing bag-o nga kapabilidad alang sa paggama, pagproseso, pag-ila, ug pagmodelo sa nanoscale nga mga materyales ug nagrepresentar sa kinadak-ang pamuhunan sa imprastraktura ubos sa National Nanotechnology Initiative. Ang NSRC nahimutang sa US Department of Energy National Laboratories sa Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, ug Los Alamos. Para sa dugang nga impormasyon bahin sa NSRC DOE, bisitaha ang https://science​.osti​.gov/Us​er​-​F​a​c​i​lit​​​​​ie​s​/ ​Us Er - f a c i l Ie ie ie s - sa -a nga pagtan-aw.
Ang Advanced Photon Source (APS) sa Departamento sa Enerhiya sa US sa Argonne National Laboratory usa sa labing produktibo nga gigikanan sa X-ray sa kalibutan. Ang APS naghatag ug high-intensity nga X-ray sa nagkalain-laing research community sa mga materyales nga science, chemistry, condensed matter physics, life ug environmental sciences, ug applied research. Kini nga mga X-ray maayo alang sa pagtuon sa mga materyales ug biolohikal nga istruktura, pag-apod-apod sa mga elemento, kemikal, magnetic ug elektronik nga estado, ug teknikal nga hinungdanon nga mga sistema sa engineering sa tanan nga mga matang, gikan sa mga baterya hangtod sa mga fuel injector nozzle, nga hinungdanon sa atong nasudnong ekonomiya, teknolohiya. . ug lawas Ang sukaranan sa kahimsog. Kada tuig, kapin sa 5,000 ka tigdukiduki ang naggamit sa APS aron sa pagpatik ug kapin sa 2,000 ka publikasyon nga nagdetalye sa importanteng mga nadiskobrehan ug nagsulbad sa mas importanteng biological nga mga istruktura sa protina kay sa mga tiggamit sa bisan unsang X-ray research center. Ang mga siyentista ug mga inhenyero sa APS nagpatuman sa mga bag-ong teknolohiya nga maoy basehan sa pagpaayo sa performance sa mga accelerators ug light sources. Naglakip kini sa mga input device nga nagpatunghag labihan ka hayag nga X-ray nga gipabilhan sa mga tigdukiduki, mga lente nga nagpunting sa X-ray hangtod sa pipila ka nanometer, mga instrumento nga nagpadako sa paagi nga nakig-interact ang X-ray sa sample nga gitun-an, ug ang pagkolekta ug pagdumala sa mga nadiskobrehan sa APS. Ang panukiduki nagpatunghag daghang gidaghanon sa datos.
Kini nga pagtuon migamit ug mga kapanguhaan gikan sa Advanced Photon Source, usa ka US Department of Energy Office of Science User Center nga gipadagan sa Argonne National Laboratory para sa US Department of Energy Office of Science ubos sa kontrata nga numero DE-AC02-06CH11357.
Ang Argonne National Laboratory naningkamot sa pagsulbad sa dinalian nga mga problema sa domestic nga siyensya ug teknolohiya. Isip unang nasyonal nga laboratoryo sa Estados Unidos, ang Argonne nagpahigayon og cutting-edge nga batakan ug gipadapat nga panukiduki sa halos tanang siyentipikong disiplina. Ang mga tigdukiduki sa Argonne nakigtambayayong pag-ayo sa mga tigdukiduki gikan sa gatusan ka mga kompanya, unibersidad, ug federal, estado, ug mga ahensya sa munisipyo aron matabangan sila sa pagsulbad sa mga piho nga problema, pagpauswag sa pagpangulo sa siyensya sa US, ug pag-andam sa nasud alang sa usa ka maayong kaugmaon. Ang Argonne nagtrabaho sa mga empleyado gikan sa kapin sa 60 ka mga nasud ug gipadagan sa UChicago Argonne, LLC sa Opisina sa Siyensya sa Departamento sa Enerhiya sa US.
Ang Opisina sa Siyensiya sa Departamento sa Enerhiya sa US mao ang kinadak-ang tigpasiugda sa batakang panukiduki sa pisikal nga siyensiya sa nasod, nga nagtrabaho aron matubag ang pipila sa labing dinalian nga mga isyu sa atong panahon. Para sa dugang nga impormasyon, bisitaha ang https://energy.gov/scienceience.