Chèchè nan US Depatman Enèji a (DOE) Argonne laboratwa nasyonal gen yon istwa long nan dekouvèt pyonye nan jaden an nan ityòm-ion pil. Anpil nan rezilta sa yo se pou katod batri a, ki rele NMC, nikèl Manganèz ak oksid Cobalt. Yon batri ak katod sa a kounye a pouvwa boulon an Chevrolet.
Chèchè Argonne yo te reyalize yon lòt zouti nan katod NMC yo. Nouvo ti estrikti patikil ekip la te kapab fè batri a pi dirab ak pi an sekirite, kapab opere nan tension trè wo epi yo bay pi long chenn vwayaj.
"Nou kounye a gen konsèy ke manifaktirè batri ka itilize yo fè-wo presyon, materyèl katod san limit," Khalil Amin, Argonne parèy emerit.
"Ki deja egziste NMC Cathodes prezante yon gwo obstak pou travay vòltaj segondè," te di asistan magazen Guiliang Xu. Avèk chaj-egzeyat monte bisiklèt, pèfòmans gout rapidman akòz fòmasyon nan fant nan patikil yo katod. Pou deseni, chèchè batri yo te kap chèche fason pou fè reparasyon pou fant sa yo.
Yon metòd nan tan lontan an te itilize ti patikil esferik ki konpoze de anpil pi piti patikil. Gwo patikil esferik yo polikristalin, ak domèn cristalline nan oryantasyon divès kalite. Kòm yon rezilta yo, yo gen sa ki syantis yo rele limit grenn jaden ant patikil, ki ka lakòz batri a krak pandan yon sik. Pou anpeche sa a, kòlèg Xu ak Argonne a te deja devlope yon kouch polymère pwoteksyon alantou chak patikil. Sa a kouch antoure gwo patikil esferik ak pi piti patikil nan yo.
Yon lòt fason pou fè pou evite sa a kalite fann se sèvi ak patikil sèl kristal. Mikroskopi elèktron nan patikil sa yo te montre ke yo pa gen limit.
Pwoblèm lan pou ekip la te ke katod te fè soti nan polikristal kouvwi ak kristal sèl toujou fann pandan monte bisiklèt. Se poutèt sa, yo te fè anpil analiz de materyèl katod sa yo nan sous foton avanse (APS) ak Sant pou nanomateryal (CNM) nan Sant Syans Depatman Enèji Etazini an.
Divès kalite X-ray analyses yo te fèt sou senk APS bra (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C ak 34-ID-E). Li sanble ke sa ki syantis te panse se te yon kristal sèl, jan yo montre nan elèktron ak X-ray mikroskopi, aktyèlman te gen yon fwontyè andedan. Fè enspeksyon ak transmisyon mikroskopi elèktron nan CNMS konfime konklizyon sa a.
"Lè nou gade mòfoloji sifas patikil sa yo, yo te sanble ak kristal sèl," te di fizisyen Wenjun Liu. � <"但是 当我们在 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。" � <"但是 ， 当 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 x 射线 的 技术 和 其他 时 ，"Sepandan, lè nou itilize yon teknik yo rele Synchrotron X-ray difraksyon mikroskopi ak lòt teknik nan APS, nou te jwenn ke limit yo te kache andedan."
Enpòtan, ekip la te devlope yon metòd yo pwodwi kristal sèl san limit. Tès ti selil ak sa a katod sèl-kristal nan tension trè wo te montre yon ogmantasyon 25% nan depo enèji pou chak volim inite ak nòmalman pa gen okenn pèt nan pèfòmans sou 100 sik tès yo. Nan contrast, NMC katod ki konpoze de milti-koòdone kristal sèl oswa kouvwi polikristal te montre yon gout kapasite nan 60% a 88% sou tout lavi a.
Kalkil echèl atomik revele mekanis rediksyon kapasite katod la. Dapre Maria Chang, yon nanoscientist nan CNM, limit yo gen plis chans pèdi atòm oksijèn lè se batri a chaje pase zòn pi lwen lwen yo. Pèt sa a nan oksijèn mennen nan degradasyon nan sik la selil.
"Kalkil nou yo montre ki jan fwontyè a ka mennen nan oksijèn ke yo te lage nan presyon ki wo, sa ki ka mennen nan pèfòmans redwi," Chan te di.
Elimine fwontyè a anpeche evolisyon oksijèn, kidonk amelyore sekirite a ak estabilite siklik nan katod la. Mezi evolisyon oksijèn ak APS ak yon sous limyè avanse nan Depatman US nan Lawrence Berkeley laboratwa Nasyonal la konfime konklizyon sa a.
"Koulye a, nou gen direktiv ki manifaktirè batri ka itilize yo fè materyèl katod ki pa gen okenn limit ak opere nan presyon ki wo," te di Khalil Amin, Argonne parèy Emeritus. � <"该指南应适用于 nmc 以外的其他正极材料。" � <"该指南应适用于 nmc 以外的其他正极材料。""Gid yo ta dwe aplike nan materyèl katod lòt pase NMC."
Yon atik sou etid sa a parèt nan jounal la Nature Energy. In addition to Xu, Amin, Liu and Chang, the Argonne authors are 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, ak Zonghai Chen. Syantis ki soti nan laboratwa Nasyonal Lawrence Berkeley (Wanli Yang, Qingtian Li, ak Zengqing Zhuo), Xiamen University (Jing-Jing Fan, Ling Huang ak Shi-gang Solèy) ak Tsinghua University (Dongsheng Ren, Xuning Feng ak Mingao Ouyang).
Konsènan Sant lan Argonne pou nanomateryal Sant pou Nanomateryal, youn nan senk Depatman US nan Sant Rechèch nanoteknoloji Enèji, se premye enstitisyon an itilizatè Nasyonal pou rechèch nanoski entèdisiplinè ki te sipòte pa Depatman US nan Biwo Syans nan Enèji a. Ansanm, NSRCs fòme yon suite nan enstalasyon konplemantè ki bay chèchè ak eta-of-atizay la-kapasite pou fabrike, pwosesis, karakterize, ak modèl materyèl nanoskal ak reprezante pi gwo envestisman an enfrastrikti anba inisyativ la nanoteknoloji nasyonal la. NSRC a sitiye nan Depatman Ameriken nan Laboratwa Nasyonal Enèji nan Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, ak Los Alamos. Pou plis enfòmasyon sou NSRC DOE a, vizite https: // syans .osti .gov/nou er-f a c i lit sa vle di s/nou er-f a c i l li sa vle di s-nan-yon gade.
Avanse Sous Foton Depatman Enèji Etazini an (APS) nan laboratwa Nasyonal Argonne se youn nan sous radyografi ki pi pwodiktif nan mond lan. APS bay gwo entansite radyografi nan yon kominote rechèch divès nan syans materyèl, chimi, fizik matyè kondanse, lavi ak syans anviwònman, ak rechèch aplike. Radyografi sa yo se ideyal pou etidye materyèl ak estrikti byolojik, distribisyon eleman, chimik, mayetik ak eta elektwonik, ak sistèm jeni teknikman enpòtan nan tout kalite, ki soti nan pil nan gaz enjeksyon gaz, ki se vital nan ekonomi nasyonal nou an, teknoloji. ak kò baz sante. Chak ane, plis pase 5,000 chèchè itilize APS yo pibliye plis pase 2,000 piblikasyon ki detaye dekouvèt enpòtan ak rezoud estrikti pwoteyin pi enpòtan pase itilizatè yo nan nenpòt ki lòt sant rechèch X-ray. APS syantis yo ak enjenyè yo ap aplike teknoloji inovatè ki se baz la pou amelyore pèfòmans nan akseleratè ak sous limyè. Sa gen ladan aparèy opinyon ki pwodwi trè byen klere radyografi presye pa chèchè yo, lantiy ki konsantre X-rays desann nan yon nanomètr kèk, enstriman mizik ki maksimize fason X-reyon yo kominike avèk echantiyon an anba etid, ak koleksyon an ak jesyon nan APS dekouvèt rechèch jenere komès done gwo.
Etid sa a itilize resous ki soti nan Sous foton avanse, yon Depatman US nan Biwo Enèji nan Syans Sant Itilizatè ki opere pa Argonne laboratwa Nasyonal pou Depatman Etazini nan Biwo Enèji nan Syans anba nimewo kontra de-AC02-06CH11357.
Laboratwa Nasyonal Argonne a ap fè efò pou rezoud pwoblèm peze syans ak teknoloji domestik. Kòm premye laboratwa nasyonal la nan Etazini yo, Argonne fè dènye kri rechèch ak aplike nan pratikman chak disiplin syantifik. Chèchè Argonne travay sere sere ak chèchè ki soti nan dè santèn de konpayi yo, inivèsite, ak federal, eta, ak ajans minisipal yo ede yo rezoud pwoblèm espesifik, avanse lidèchip syantifik US, ak prepare nasyon an pou yon pi bon avni. Argonne anplwaye anplwaye ki soti nan plis pase 60 peyi epi li se opere pa Uchicago Argonne, LLC nan Depatman US nan Biwo Syans Enèji a.
Biwo Syans nan Depatman Enèji Etazini an se pi gwo défenseur nan peyi a nan rechèch debaz nan syans fizik yo, k ap travay nan adrès kèk nan pwoblèm ki pi ijan nan tan nou an. Pou plis enfòmasyon, vizite https: // enèji .gov/syans ience.