Chèchè nan Laboratwa Nasyonal Argonne Depatman Enèji Etazini (DOE) a gen yon long istwa dekouvèt pyonye nan domèn pil ityòm-ion. Anpil nan rezilta sa yo se pou katod pil la, yo rele NMC, nikèl Manganèz ak oksid kobalt. Yon pil ak katod sa a kounye a alimente Chevrolet Bolt la.
Chèchè Argonne yo te reyalize yon lòt gwo pwogrè nan katod NMC yo. Nouvo estrikti ti patikil katod ekip la te kapab fè batri a pi dirab e pi an sekirite, kapab fonksyone nan vòltaj ki wo anpil epi bay distans vwayaj ki pi long.
"Kounye a nou gen konsèy ke manifaktirè batri yo ka itilize pou fè materyèl katod san fwontyè ki reziste gwo presyon," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
“Katòd NMC ki deja egziste yo prezante yon gwo obstak pou travay ak gwo vòltaj,” se sa chimis asistan Guiliang Xu te di. Avèk siklaj chaj-dechaj, pèfòmans lan diminye rapidman akòz fòmasyon fant nan patikil katòd yo. Pandan plizyè dizèn ane, chèchè batri yo te ap chèche fason pou repare fant sa yo.
Nan tan lontan, te gen yon metòd ki te itilize ti patikil esferik ki konpoze de anpil patikil ki pi piti. Gwo patikil esferik yo polikristalin, ak domèn kristalin ki gen divès oryantasyon. Kòm rezilta, yo gen sa syantis yo rele limit grenn ant patikil yo, sa ki ka lakòz batri a fann pandan yon sik. Pou anpeche sa, kòlèg Xu ak Argonne yo te deja devlope yon kouch polimè pwoteksyon otou chak patikil. Kouch sa a antoure gwo patikil esferik yo ak patikil ki pi piti yo anndan yo.
Yon lòt fason pou evite kalite fann sa a se sèvi ak patikil monokristal. Mikwoskopi elektwonik patikil sa yo te montre ke yo pa gen limit.
Pwoblèm ekip la te genyen se te katod ki te fèt ak polikristal kouvri ak kristal sèl yo te toujou fann pandan siklaj la. Se poutèt sa, yo te fè analiz apwofondi sou materyèl katod sa yo nan Advanced Photon Source (APS) ak Center for Nanomaterials (CNM) nan Argonne Science Center Depatman Enèji Etazini an.
Yo te fè plizyè analiz radyografi sou senk bra APS (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C ak 34-ID-E). Li sanble ke sa syantis yo te panse ki te yon sèl kristal, jan mikwoskòp elektwonik ak reyon X te montre sa, an reyalite te gen yon limit anndan. Mikwoskòp elektwonik optik ak transmisyon CNM yo te konfime konklizyon sa a.
“Lè nou te gade mòfoloji sifas patikil sa yo, yo te sanble ak kristal sèl,” fizisyen Wenjun Liu te di. 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和其他技术时，我们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 微镜 的 微镜 的 咶 朗 朌朗我们 发现 边界 隐藏 在。”"Sepandan, lè nou te itilize yon teknik yo rele mikwoskòp difraksyon reyon X senkrotron ak lòt teknik nan APS, nou te jwenn ke limit yo te kache anndan."
Sa ki enpòtan, ekip la devlope yon metòd pou pwodui kristal sèl san limit. Tès ti selil ak katod kristal sèl sa a nan vòltaj ki wo anpil te montre yon ogmantasyon 25% nan depo enèji pou chak inite volim ak pratikman pa gen okenn pèt nan pèfòmans sou 100 sik tès. Okontrè, katod NMC ki konpoze de kristal sèl milti-entèfas oswa polikristal kouvri te montre yon gout kapasite 60% a 88% pandan menm dire lavi a.
Kalkil echèl atomik yo revele mekanis rediksyon kapasitans katod la. Dapre Maria Chang, yon nanosyantifik nan CNM, limit yo gen plis chans pou pèdi atòm oksijèn lè batri a chaje pase zòn ki pi lwen yo. Pèt oksijèn sa a mennen nan degradasyon sik selilè a.
"Kalkil nou yo montre kijan limit la ka lakòz oksijèn libere anba gwo presyon, sa ki ka lakòz yon pèfòmans redwi," Chan te di.
Eliminasyon limit la anpeche evolisyon oksijèn, kidonk amelyore sekirite ak estabilite siklik katod la. Mezi evolisyon oksijèn ak APS ak yon sous limyè avanse nan Laboratwa Nasyonal Lawrence Berkeley Depatman Enèji Etazini an konfime konklizyon sa a.
"Kounye a nou gen direktiv ke manifaktirè pil yo ka itilize pou fè materyèl katod ki pa gen limit epi ki fonksyone anba gwo presyon," te di 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。”"Gid yo ta dwe aplike pou materyèl katod lòt pase NMC."
Yon atik sou etid sa a parèt nan jounal Nature Energy. Anplis Xu, Amin, Liu ak Chang, otè Argonne yo se 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, ak,. Syantis nan laboratwa nasyonal Lawrence Berkeley (Wanli Yang, Qingtian Li, ak Zengqing Zhuo), Xiamen University (Jing-Jing Fan, Ling Huang ak Shi-Gang Sun) ak Tsinghua University (Dongsheng Ren, Xuning Feng ak Mingao Ouyang).
Konsènan Sant Argonne pou Nanomateryèl yo Sant pou Nanomateryèl yo, youn nan senk sant rechèch nanoteknoloji Depatman Enèji Etazini an, se premye enstitisyon itilizatè nasyonal pou rechèch entèdisiplinè nan nanoechèl ki sipòte pa Biwo Syans Depatman Enèji Etazini an. Ansanm, NSRC yo fòme yon seri enstalasyon konplemantè ki bay chèchè yo kapasite dènye kri pou fabrike, trete, karakterize ak modèlize materyèl nanoechèl epi yo reprezante pi gwo envestisman nan enfrastrikti anba Inisyativ Nasyonal Nanoteknoloji a. NSRC a sitiye nan Laboratwa Nasyonal Depatman Enèji Etazini an nan Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, ak Los Alamos. Pou plis enfòmasyon sou NSRC DOE a, vizite https://science.osti.gov/User-F-F-c-i-lit-ie-s/ Us-er-F-c-i-l-it-ie-s-at-a-Glance.
Sous Foton Avanse (APS) Depatman Enèji Etazini an nan Laboratwa Nasyonal Argonne se youn nan sous radyografi ki pi pwodiktif nan mond lan. APS bay radyografi gwo entansite bay yon kominote rechèch divès nan syans materyèl, chimi, fizik matyè kondanse, syans lavi ak anviwònman, ak rechèch aplike. Reyon X sa yo ideyal pou etidye materyèl ak estrikti byolojik, distribisyon eleman yo, eta chimik, mayetik ak elektwonik, ak sistèm jeni teknikman enpòtan tout kalite, soti nan pil rive nan bouch enjektè gaz, ki vital pou ekonomi nasyonal nou an, teknoloji ak kò a, baz sante. Chak ane, plis pase 5,000 chèchè itilize APS pou pibliye plis pase 2,000 piblikasyon ki detaye dekouvèt enpòtan ak rezoud estrikti pwoteyin byolojik ki pi enpòtan pase itilizatè nenpòt lòt sant rechèch radyografi. Syantis ak enjenyè APS yo ap aplike teknoloji inovatè ki se baz pou amelyore pèfòmans akseleratè ak sous limyè yo. Sa gen ladan l aparèy opinyon ki pwodui reyon X trè klere ke chèchè yo apresye, lantiy ki konsantre reyon X yo jiska kèk nanomèt, enstriman ki maksimize fason reyon X yo kominike avèk echantiyon y ap etidye a, epi koleksyon ak jesyon dekouvèt APS yo. Rechèch jenere gwo volim done.
Etid sa a te itilize resous ki soti nan Advanced Photon Source, yon Sant Itilizatè Biwo Syans Depatman Enèji Etazini ke Laboratwa Nasyonal Argonne jere pou Biwo Syans Depatman Enèji Etazini anba kontra nimewo DE-AC02-06CH11357.
Laboratwa Nasyonal Argonne nan ap fè efò pou rezoud pwoblèm ijan syans ak teknoloji domestik yo. Antanke premye laboratwa nasyonal Ozetazini, Argonne fè rechèch fondamantal ak aplike dènye kri nan prèske tout disiplin syantifik. Chèchè Argonne yo travay kole kole ak chèchè ki soti nan plizyè santèn konpayi, inivèsite, ak ajans federal, leta, ak minisipal pou ede yo rezoud pwoblèm espesifik, fè pwogrè nan lidèchip syantifik Etazini, epi prepare nasyon an pou yon pi bon avni. Argonne anplwaye ki soti nan plis pase 60 peyi epi li opere pa UChicago Argonne, LLC nan Biwo Syans Depatman Enèji Etazini an.
Biwo Syans nan Depatman Enèji Etazini an se pi gwo defansè rechèch fondamantal nan syans fizik nan peyi a, k ap travay pou adrese kèk nan pwoblèm ki pi ijan nan epòk nou an. Pou plis enfòmasyon, vizite https://energy.gov/scienceience.