Lêkolînerên li Laboratoriya Neteweyî ya Argonne ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî (DOE) xwedî dîrokek dirêj a vedîtinên pêşeng ên di warê bataryayên lîtium-ion de ne. Gelek ji van encaman ji bo katoda pîlê ne, ku jê re NMC, nîkel manganese û oksîdê kobalt tê gotin. Baterek bi vê katodê naha Chevrolet Bolt hêz dike.
Lêkolînerên Argonne di katodên NMC de serkeftinek din bi dest xistine. Struktura nû ya perçeyên katodê yên piçûk ên tîmê dikare bataryayê domdar û ewledartir bike, bikaribe di voltaja pir bilind de bixebite û rêgezên rêwîtiyê dirêjtir peyda bike.
"Naha rêbernameya me heye ku hilberînerên bataryayê dikarin bikar bînin da ku materyalên katodê yên tansiyona bilind û bêsînor çêbikin," Xelîl Emîn, Hevkarê Emerîtus Argonne.
Alîkarê kîmyayê Guiliang Xu got: "Katodên NMC yên heyî ji bo xebata voltaja bilind astengiyek mezin heye." Bi duçerxeya barkirin-dakêşandinê re, ji ber çêbûna şikestinan di perçeyên katodê de performans zû dadikeve. Bi dehsalan, lêkolînerên bataryayê li rêyên tamîrkirina van şikan digerin.
Rêbazek berê parçikên sferîk ên piçûk ên ku ji pir pirçikên pir piçûktir pêk dihat bikar anîn. Parçeyên gewherî yên mezin polîkrîstalîn in, bi domên krîstalîn ên rêgezên cihêreng. Wekî encamek, wan ên ku zanyar jê re dibêjin sînorên genim ên di navbera pirtikan de hene, ku dikare bibe sedema ku pîlê di dema çerxê de biqelişe. Ji bo pêşîlêgirtina vê yekê, hevkarên Xu û Argonne berê li dora her perçeyek pêçek polîmerek parastinê çêkiribûn. Ev cil û berg li dora keriyên gewherî yên mezin û pariyên piçûktir di nava wan de digire.
Rêyek din ku meriv bi vî rengî şikestinan dûr bixe ev e ku meriv perçeyên yek krîstal bikar bîne. Mîkroskopiya elektron a van pirtikan nîşan da ku ti sînorên wan tune.
Pirsgirêka tîmê ev bû ku katodên ku ji polîkrîstalên pêçandî û krîstalên yekbûyî hatine çêkirin hîn jî di dema bisiklêtan de diqelişin. Ji ber vê yekê, wan li Navenda Zanistî ya Argonne ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî li Çavkaniya Fotonên Pêşkeftî (APS) û Navenda Nanomaterialan (CNM) analîzek berfireh a van materyalên katodê pêk anîn.
Analîzên cûrbecûr yên x-ray li ser pênc çekên APS (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C û 34-ID-E) hatin kirin. Derket holê ku tiştê ku zanyar difikirin krîstalek yekane ye, wekî ku ji hêla elektron û mîkroskopiya tîrêjê ve tê xuyang kirin, bi rastî di hundurê xwe de sînorek hebû. Mîkroskopiya elektronîkî ya şopandin û veguheztinê ya CNM ev encam piştrast kir.
Fîzîknas Wenjun Liu got, "Dema me li morfolojiya rûxara van zêran nêrî, ew mîna yek krîstalan xuya dikirin." â�<“但是，当我们在APS 使用一种称为同步加速器X 射线衍射显微镜的技术咍射线衍射显微镜的技术发现边界隐藏在内部。” 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 技们 发现 边界 隐藏 在。”"Lêbelê, dema ku me teknîkek bi navê mîkroskopiya belavbûna tîrêjê X-a synchrotron û teknîkên din li APS bikar anî, me dît ku sînor di hundurê de veşartî ne."
Ya girîng, tîmê rêbazek çêkiriye ku krîstalên yekane bêyî sînor hilberîne. Ceribandina hucreyên piçûk bi vê katoda yek-krîstal re di voltaja pir bilind de 25% zêdebûnek hilanîna enerjiyê li ser yekîneya yekîneyê nîşan da ku bi rastî di performansê de li ser 100 çerxên ceribandinê qet winda nebû. Berevajî vê, katodên NMC yên ku ji krîstalên pir-navber an jî polîkrîstalên pêçandî pêk tên di heman heyamê de kêmbûna kapasîteyê ji% 60 heya 88% nîşan didin.
Hesabên pîvana atomê mekanîzmaya kêmkirina kapasîteya katodê eşkere dike. Li gorî Maria Chang, nanozanistek li CNM, sînor bi îhtîmalek mezin e ku ew atomên oksîjenê winda bikin dema ku pîlê tê barkirin ji deverên dûrtir ji wan. Ev windabûna oksîjenê dibe sedema hilweşîna çerxa şaneyê.
"Hesabên me nîşan didin ka sînor çawa dikare bibe sedema berdana oksîjenê di tansiyona bilind de, ku dikare bibe sedema kêmbûna performansê," Chan got.
Rakirina sînor rê li pêşkeftina oksîjenê digire, bi vî rengî ewlehî û aramiya dorhêla katodê baştir dike. Pîvandinên pêşveçûna oksîjenê bi APS û çavkaniyek ronahiyê ya pêşkeftî li Laboratoriya Neteweyî ya Lawrence Berkeley ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî vê encamê piştrast dike.
"Naha rêwerzên me hene ku çêkerên bataryayê dikarin bikar bînin da ku materyalên katodê yên ku sînor tune ne û di tansiyona bilind de kar dikin çêbikin," got Xelîl Emîn, 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。""Divê rêbername li ser materyalên katodê ji bilî NMC bicîh bibin."
Li ser vê lêkolînê gotarek di kovara Nature Energy de derket. Ji bilî Xu, Amin, Liu û Chang, nivîskarên Argonne 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, û Zonghai Chen. Zanyarên ji Laboratoriya Neteweyî ya Lawrence Berkeley (Wanli Yang, Qingtian Li, û Zengqing Zhuo), Zanîngeha Xiamen (Jing-Jing Fan, Ling Huang û Shi-Gang Sun) û Zanîngeha Tsinghua (Dongsheng Ren, Xuning Feng û Mingao Ouyang).
Derbarê Navenda NanoMateryalên Argonne de Navenda Nanomaterialan, yek ji pênc navendên lêkolînê yên nanoteknolojiya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî ye, saziya bikarhêner a neteweyî ya pêşîn e ji bo lêkolîna nanopîvana navdîsîplîn ku ji hêla Ofîsa Zanistî ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî ve tê piştgirî kirin. Bi hev re, NSRC komek sazûmanên temamker pêk tînin ku ji lêkolîneran re kapasîteyên herî pêşkeftî peyda dikin ji bo çêkirin, hilberandin, taybetmendîkirin û modelkirina materyalên nanopîvan û veberhênana binesaziya herî mezin a di bin Înîsiyatîfa Nanoteknolojiyê ya Neteweyî de temsîl dikin. NSRC li Laboratoriyên Neteweyî yên Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî li Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, û Los Alamos cih digire. Ji bo bêtir agahdarî li ser NSRC DOE, biçin https://​science​.osti​.gov/​User​-​Fa​Cilit​ie​s​/U er-Fac ilitie ie-at-a-a-Alance.
Çavkaniya Fotonê ya Pêşketî ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî (APS) li Laboratoriya Neteweyî ya Argonne yek ji çavkaniyên herî hilberîner ên tîrêjê yên li cîhanê ye. APS di warê zanistiya materyal, kîmya, fîzîka maddeya kondens de, zanistên jiyan û hawîrdorê, û lêkolîna serîlêdanê de tîrêjên X-ê yên bi tundî ji civakek lêkolînê ya cihêreng re peyda dike. Van tîrêjên rontgenê ji bo xwendina materyal û strukturên biyolojîkî, belavkirina hêman, dewletên kîmyewî, magnetîkî û elektronîkî, û pergalên endezyariyê yên girîng ên teknîkî yên her cûre, ji bataryayê bigire heya nozeyên înjektorê yên sotemeniyê, ku ji bo aboriya meya neteweyî, teknolojî girîng in, îdeal in. . û laş Bingeha tenduristiyê. Her sal, zêdetirî 5,000 lêkolîner APS bikar tînin da ku zêdetirî 2,000 weşanên bi hûrgulî vedîtinên girîng biweşînin û strukturên proteîna biyolojîkî yên girîngtir ji bikarhênerên her navendek lêkolînê ya tîrêjê ya X-ê çareser bikin. Zanyar û endezyarên APS teknolojiyên nûjen ên ku bingeha baştirkirina performansa bilezker û çavkaniyên ronahiyê ne bicîh dikin. Di nav vê de amûrên têketinê yên ku ji hêla lêkolîneran ve tîrêjên X-ê yên zehf geş hildiberînin, lensên ku tîrêjên X-ê heya çend nanometreyan balê dikişînin, amûrên ku awayê têkiliya tîrêjên X-ê bi nimûneya di bin lêkolînê re herî zêde dikin, û berhevkirin û rêvebirina vedîtinên APS-ê vedihewîne. Lêkolîn cildên daneya mezin çêdike.
Vê lêkolînê çavkaniyên ji Çavkaniya Photon ya Pêşkeftî, Navendek Bikarhêner a Ofîsa Zanistî ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî bikar anî ku ji hêla Laboratoriya Neteweyî ya Argonne ve ji bo Ofîsa Zanistî ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî di bin jimareya peymanê DE-AC02-06CH11357 de tê xebitandin.
Laboratoriya Neteweyî ya Argonne hewl dide ku pirsgirêkên lezgîn ên zanist û teknolojiya navxweyî çareser bike. Wekî yekem laboratûara neteweyî ya Dewletên Yekbûyî, Argonne hema hema di her dîsîplînek zanistî de lêkolîna bingehîn û serîlêdanê ya pêşkeftî dike. Lêkolînerên Argonne ji nêz ve bi lêkolînerên bi sedan pargîdanî, zanîngeh, û ajansên federal, dewlet û şaredariyê re dixebitin da ku ji wan re bibin alîkar ku pirsgirêkên taybetî çareser bikin, pêşengiya zanistî ya Dewletên Yekbûyî pêşve bibin, û milet ji bo pêşerojek çêtir amade bikin. Argonne ji zêdetirî 60 welatan karmendan dixebitîne û ji hêla UChicago Argonne, LLC ya Ofîsa Zanistî ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî ve tê rêve kirin.
Ofîsa Zanistî ya Wezareta Enerjiyê ya Dewletên Yekbûyî mezintirîn alîgirê neteweyê ye ji lêkolîna bingehîn di zanistên laşî de, ku ji bo çareserkirina hin pirsgirêkên herî giran ên dema me dixebite. Ji bo bêtir agahdarî, biçin https://energy.gov/​science​ience.