Chèchè nan laboratwa nasyonal Argonne Depatman Enèji Ameriken (DOE) gen yon istwa long nan dekouvèt pyonye nan domèn pil ityòm-ion. 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 Chevrolet Bolt la.
Chèchè Argonne yo te reyalize yon lòt zouti nan katod NMC. Nouvo estrikti patikil ti katod ekip la ta ka fè batri a pi dirab ak pi an sekirite, kapab opere nan vòltaj trè wo epi bay pi long ranje vwayaj.
Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus, "Kounye a, nou gen konsèy ke manifaktirè batri yo ka itilize pou fè materyèl katod ki gen gwo presyon, san fwontyè.
"Katod NMC ki deja egziste prezante yon gwo obstak pou travay vòltaj segondè," te di asistan chimis Guiliang Xu. Avèk monte bisiklèt chaj-egzeyat, pèfòmans desann rapidman akòz fòmasyon nan fant nan patikil katod yo. Pandan plizyè dizèn ane, chèchè batri yo ap chèche fason pou repare fant sa yo.
Yon metòd nan tan lontan te itilize ti patikil esferik ki konpoze de anpil patikil ki pi piti. Gwo patikil esferik yo polikristalin, ak domèn cristalline nan divès oryantasyon. Kòm yon rezilta, yo gen sa syantis yo rele fwontyè grenn ant patikil, ki ka lakòz batri a krak pandan yon sik. Pou anpeche sa a, kòlèg Xu ak Argonne yo te deja devlope yon kouch polymère pwoteksyon alantou chak patikil. Kouch sa a antoure gwo patikil esferik ak patikil ki pi piti nan yo.
Yon lòt fason pou fè pou evite sa a kalite fann se sèvi ak patikil kristal sèl. Mikwoskopi elektwonik nan patikil sa yo te montre ke yo pa gen okenn limit.
Pwoblèm nan 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 Advanced Photon Source (APS) ak Sant pou Nanomateryèl (CNM) nan Argonne Science Center Depatman Enèji Ameriken an.
Divès analiz radyografi yo te fèt 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 se yon kristal sèl, jan yo montre nan mikwoskòp elèktron ak radyografi, aktyèlman te gen yon fwontyè andedan. Scanning ak transmisyon mikwoskopi elektwonik nan CNM yo konfime konklizyon sa a.
"Lè nou te gade mòfoloji sifas patikil sa yo, yo te sanble ak yon sèl kristal," te di fizisyen Wenjun Liu. â�<“但是，当我们在APS 使用一种称为同步加速器X 射线衍射显微镜的技术廯戥加速器X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 和 朗 抶 朗们 发现 边界 隐藏 在。”"Sepandan, lè nou te itilize yon teknik ki rele synchrotron X-ray difraksyon mikwoskòp ak lòt teknik nan APS, nou te jwenn ke limit yo te kache andedan."
Sa ki enpòtan, ekip la te devlope yon metòd pou pwodwi yon sèl kristal san limit. Tès selil ti yo ak katod sèl-kristal sa a nan vòltaj trè wo te montre yon ogmantasyon 25% nan depo enèji pou chak volim inite ak nòmalman pa gen okenn pèt nan pèfòmans plis pase 100 sik tès. Nan contrast, NMC katod ki konpoze de milti-koòdone kristal sèl oswa polikristal kouvwi te montre yon gout kapasite nan 60% a 88% pandan tout lavi a menm.
Kalkil echèl atomik revele mekanis rediksyon kapasite katod la. Dapre Maria Chang, yon nanosyantis nan CNM, limit yo gen plis chans pèdi atòm oksijèn lè batri a chaje pase zòn ki pi lwen yo. Pèt oksijèn sa a mennen nan degradasyon sik selil la.
"Kalkil nou yo montre kouman fwontyè a ka mennen nan oksijèn yo te lage nan presyon ki wo, ki ka mennen nan pèfòmans redwi," Chan te di.
Elimine fwontyè a 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 Ameriken an konfime konklizyon sa a.
"Kounye a, nou gen direktiv ke manifaktirè batri yo ka itilize pou fè materyèl katod ki pa gen limit epi opere nan presyon ki wo," 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 nan materyèl katod ki pa 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 Solèy, Tao Zhou, Ming Du, ak Zonghai Chen. 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 Sant pou Nanomateryèl, youn nan senk sant rechèch nanotechnologie Depatman Enèji Ameriken an, se premye enstitisyon itilizatè nasyonal pou rechèch nano-echèl entèdisiplinè ki te sipòte pa Biwo Syans Depatman Enèji Ameriken an. Ansanm, NSRC yo fòme yon seri enstalasyon konplemantè ki bay chèchè yo kapasite dènye kri pou fabrike, trete, karakterize, ak modèl materyèl nanokal yo epi reprezante pi gwo envestisman nan enfrastrikti anba Inisyativ Nasyonal Nanoteknoloji. NSRC a sitiye nan US Department of Energy National Laboratories nan Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, ak Los Alamos. Pou plis enfòmasyon sou NSRC DOE, vizite https://​science​.osti​.gov/​Us​er​-F​a​c​i​lit​​​​​ie​s​/ ​Us​ er​-F​a​c​i​l​it​ie​s​-at​-a​​Gloup.
Sous Photon Avanse (APS) Depatman Enèji Ameriken an nan Argonne National Laboratory se youn nan sous radyografi ki pi pwodiktif nan mond lan. APS bay reyon X gwo entansite pou yon kominote rechèch divès nan syans materyèl, chimi, fizik matyè kondanse, syans lavi ak anviwònman, ak rechèch aplike. Radyografi sa yo se ideyal pou etidye materyèl ak estrikti byolojik, distribisyon eleman, chimik, eta mayetik ak elektwonik, ak sistèm jeni teknikman enpòtan nan tout kalite, soti nan pil ak bouch piki gaz, ki enpòtan anpil nan ekonomi nasyonal nou an, teknoloji. . ak kò 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. Sa gen ladann aparèy antre ki pwodui reyon X trè byen klere chèchè yo apresye, lantiy ki konsantre sou reyon X jiska kèk nanomèt, enstriman ki maksimize fason radyografi kominike avèk echantiyon an etidye a, ak koleksyon ak jesyon dekouvèt APS yo. Rechèch jenere gwo kantite done.
Etid sa a te itilize resous ki soti nan Advanced Photon Source, yon Sant Itilizatè Biwo Syans Depatman Enèji Ameriken ki te opere pa Laboratwa Nasyonal Argonne pou Biwo Syans Depatman Enèji Ameriken an anba nimewo kontra DE-AC02-06CH11357.
Laboratwa Nasyonal Argonne fè efò pou rezoud pwoblèm ijan nan syans ak teknoloji domestik. Kòm premye laboratwa nasyonal nan peyi Etazini, Argonne fè rechèch debaz ak aplike dènye kri nan prèske chak disiplin syantifik. Chèchè Argonne travay kole kole ak chèchè ki soti nan plizyè santèn konpayi, inivèsite, ak ajans federal, leta ak minisipal pou ede yo rezoud pwoblèm espesifik, avanse lidèchip syantifik Etazini, epi prepare nasyon an pou yon pi bon avni. Argonne anplwaye anplwaye ki soti nan plis pase 60 peyi epi se UChicago Argonne, LLC nan Biwo Syans Depatman Enèji Ameriken an ki opere.
Biwo Syans Depatman Enèji Ameriken an se pi gwo defansè rechèch debaz 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/​science​ience.