AQSh Energetika vazirligining (DOE) Argonna milliy laboratoriyasi tadqiqotchilari litiy-ion batareyalar sohasida kashshof kashfiyotlarning uzoq tarixiga ega. Ushbu natijalarning aksariyati NMC, nikel marganets va kobalt oksidi deb ataladigan batareya katodiga tegishli. Ushbu katodli akkumulyator endi Chevrolet Boltni quvvatlantiradi.
Argon tadqiqotchilari NMC katodlarida yana bir yutuqga erishdilar. Jamoaning yangi mayda katod zarrachalari tuzilishi akkumulyatorni yanada mustahkam va xavfsizroq qilishi, juda yuqori kuchlanishlarda ishlashi va uzoqroq masofani ta'minlashi mumkin.
"Endi bizda akkumulyator ishlab chiqaruvchilari yuqori bosimli, chegarasiz katod materiallarini ishlab chiqarish uchun foydalanishi mumkin bo'lgan ko'rsatmalarga egamiz", - Xalil Amin, Argonne faxriysi.
"Mavjud NMC katodlari yuqori kuchlanishli ish uchun katta to'siqdir", dedi kimyogar yordamchisi Guiliang Xu. Zaryadni tushirish aylanishi bilan katod zarrachalarida yoriqlar paydo bo'lishi tufayli ishlash tez pasayadi. O'nlab yillar davomida akkumulyator tadqiqotchilari bu yoriqlarni tuzatish yo'llarini izlashdi.
O'tmishdagi usullardan biri juda ko'p kichikroq zarralardan tashkil topgan mayda sharsimon zarralardan foydalangan. Yirik sferik zarralar polikristal bo'lib, turli yo'nalishdagi kristall domenlarga ega. Natijada, ular olimlarning zarrachalar orasidagi don chegaralari deb ataydigan narsaga ega bo'lib, batareyaning tsikl davomida yorilishiga olib kelishi mumkin. Buning oldini olish uchun Syuy va Argonning hamkasblari avvalroq har bir zarracha atrofida himoya polimer qoplamini ishlab chiqqan edi. Bu qoplama katta sharsimon zarrachalarni va ularning ichida kichikroq zarrachalarni o'rab oladi.
Bunday yorilishning oldini olishning yana bir yo'li - monokristal zarralaridan foydalanish. Ushbu zarrachalarning elektron mikroskoplari ularning chegaralari yo'qligini ko'rsatdi.
Jamoa uchun muammo shundaki, qoplangan polikristallar va monokristallardan yasalgan katodlar velosipedda yurish paytida hali ham yorilib ketgan. Shuning uchun ular AQSh Energetika Departamentining Argonna ilmiy markazidagi Kengaytirilgan foton manbasi (APS) va Nanomateriyalar markazida (CNM) ushbu katod materiallarini keng tahlil qilishdi.
Beshta APS qo'lida (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C va 34-ID-E) turli rentgen tahlillari o'tkazildi. Ma'lum bo'lishicha, olimlar elektron va rentgen mikroskoplari ko'rsatganidek, monokristal deb o'ylagan narsaning ichida chegara bor ekan. CNMlarning skanerlash va uzatish elektron mikroskopiyasi bu xulosani tasdiqladi.
"Biz bu zarrachalarning sirt morfologiyasiga qaraganimizda, ular monokristallarga o'xshardi", dedi fizik Venjun Liu. â�<“míngíníní,APSíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíníní líjíngíngíngíngíníngín” â� <“yàngì ， yāngāng yāngāng yāngāng yīng yāngāng yīng yīngjīng xīngjīng xīngjīngjīng chàn líín língyín língín líng”"Biroq, biz APSda sinxrotron rentgen difraksion mikroskopiya va boshqa usullardan foydalanganimizda, chegaralar ichkarida yashiringanini aniqladik."
Muhimi, jamoa chegarasiz monokristallarni ishlab chiqarish usulini ishlab chiqdi. Ushbu monokristalli katodli kichik hujayralarni juda yuqori kuchlanishlarda sinab ko'rish, 100 sinov tsiklidan ortiq ishlashda deyarli hech qanday yo'qotish yo'qligi bilan birlik hajmiga energiya saqlashning 25% ga oshganini ko'rsatdi. Bundan farqli o'laroq, ko'p interfeysli monokristallardan yoki qoplangan polikristallardan tashkil topgan NMC katodlari bir xil umr davomida quvvatni 60% dan 88% gacha pasayishini ko'rsatdi.
Atom shkalasi hisob-kitoblari katod sig'imini kamaytirish mexanizmini ochib beradi. CNM nanologi Mariya Changning so'zlariga ko'ra, chegaralar batareya zaryadlanganda kislorod atomlarini yo'qotish ehtimoli ulardan uzoqroq joylarga qaraganda ko'proq. Bu kislorodning yo'qolishi hujayra siklining degradatsiyasiga olib keladi.
"Bizning hisob-kitoblarimiz chegaraning kislorodning yuqori bosimda chiqishiga qanday olib kelishi mumkinligini ko'rsatadi, bu esa ishlashning pasayishiga olib kelishi mumkin", dedi Chan.
Chegarani yo'q qilish kislorod evolyutsiyasini oldini oladi va shu bilan katodning xavfsizligi va tsiklik barqarorligini oshiradi. AQSh Energetika vazirligining Lourens Berkli Milliy Laboratoriyasida APS va ilg'or yorug'lik manbai yordamida kislorod evolyutsiyasi o'lchovlari bu xulosani tasdiqlaydi.
"Endi bizda akkumulyator ishlab chiqaruvchilari hech qanday chegaraga ega bo'lmagan va yuqori bosim ostida ishlaydigan katod materiallarini ishlab chiqarish uchun foydalanishi mumkin bo'lgan ko'rsatmalarga egamiz", dedi Argonne faxriysi Halil Amin. � <"nkc 适用于 适用于 的 的 材料 材料 材料 � <"nkc 适用于 适用于 的 的 材料 材料 材料"Ko'rsatmalar NMCdan boshqa katod materiallariga nisbatan qo'llanilishi kerak."
Ushbu tadqiqot haqidagi maqola Nature Energy jurnalida paydo bo'ldi. Xu, Amin, Liu va Changdan tashqari, Argonna mualliflari: Xiang Liu, Venkata Surya Chaitanya Kolluru, Chen Chjao, Xinwei Chjou, Yuzi Liu, Liang Ying, Amin Daali, Yang Ren, Wenqian Xu, Junjing Deng, Inhui Xwang, Chengjun Sun, Tao Chjou, Ming Du va Zonghai Chen. Lourens Berkli milliy laboratoriyasi (Vanli Yang, Qingtian Li va Zengqing Chjuo), Xiamen universiteti (Jing-Jing Fan, Ling Huang va Shi-Gang Sun) va Tsingxua universiteti (Dongsheng Ren, Xuning Feng va Mingao Ouyang) olimlari.
Argonna Nanomateriyalar Markazi haqida AQSh Energetika Departamentining beshta nanotexnologiya tadqiqot markazlaridan biri bo'lgan Nanomateriyalar markazi AQSh Energetika vazirligining Fanlar boshqarmasi tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan fanlararo nanotexnologiya tadqiqotlari uchun birinchi milliy foydalanuvchi muassasa hisoblanadi. NSRCs birgalikda tadqiqotchilarga nano-miqyosdagi materiallarni ishlab chiqarish, qayta ishlash, tavsiflash va modellashtirish uchun zamonaviy imkoniyatlarni taqdim etadigan va Milliy nanotexnologiya tashabbusi doirasidagi eng yirik infratuzilma sarmoyasini ifodalovchi qo‘shimcha qurilmalar majmuasini tashkil qiladi. NSRC AQSh Energetika Departamenti Milliy laboratoriyalarida Argonna, Brukhaven, Lourens Berkli, Oak Ridj, Sandiya va Los-Alamosda joylashgan. NSRC DOE haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun tashrif buyuring https://​science.osti​.gov/​Us​er​-F​a​c​i​lit​​ie​s​/​Us bir qarashda er-Fa
AQSh Energetika vazirligining Argonna milliy laboratoriyasidagi ilg'or foton manbasi (APS) dunyodagi eng samarali rentgen manbalaridan biridir. APS materialshunoslik, kimyo, kondensatsiyalangan moddalar fizikasi, hayot va atrof-muhit fanlari va amaliy tadqiqotlar sohasidagi turli tadqiqot hamjamiyatiga yuqori intensiv rentgen nurlarini taqdim etadi. Ushbu rentgen nurlari materiallar va biologik tuzilmalarni, elementlarning taqsimlanishini, kimyoviy, magnit va elektron holatlarini va barcha turdagi texnik jihatdan muhim muhandislik tizimlarini o'rganish uchun juda mos keladi, batareyalardan tortib yonilg'i injektorlari nozullarigacha, milliy iqtisodiyotimiz, texnologiyamiz uchun juda muhimdir. . va tana salomatlik asosi. Har yili 5000 dan ortiq tadqiqotchilar boshqa rentgen tadqiqot markazi foydalanuvchilariga qaraganda muhim kashfiyotlar va muhim biologik oqsil tuzilmalarini hal qiluvchi 2000 dan ortiq nashrlarni nashr etish uchun APS dan foydalanadilar. APS olimlari va muhandislari tezlatgichlar va yorug'lik manbalarining ish faoliyatini yaxshilash uchun asos bo'lgan innovatsion texnologiyalarni joriy qilmoqdalar. Bunga tadqiqotchilar tomonidan baholangan juda yorqin rentgen nurlarini ishlab chiqaradigan kiritish qurilmalari, rentgen nurlarini bir necha nanometrgacha fokuslaydigan linzalar, rentgen nurlarining o'rganilayotgan namuna bilan o'zaro ta'sirini maksimal darajada oshiradigan asboblar va APS kashfiyotlarini yig'ish va boshqarish kiradi. Tadqiqotlar katta hajmdagi ma'lumotlarni yaratadi.
Ushbu tadqiqotda AQSh Energetika vazirligining Argonna Milliy laboratoriyasi tomonidan boshqariladigan Ilmiy Foton manbasi, AQSh Energetika vazirligi Fanlar bo'limining DE-AC02-06CH11357 shartnoma raqami bo'yicha boshqariladigan Ilg'or Foton Source manbalaridan foydalanilgan.
Argonna milliy laboratoriyasi mahalliy fan va texnologiyaning dolzarb muammolarini hal qilishga intiladi. Qo'shma Shtatlardagi birinchi milliy laboratoriya sifatida Argonne deyarli barcha ilmiy fanlar bo'yicha ilg'or fundamental va amaliy tadqiqotlar olib boradi. Argon tadqiqotchilari yuzlab kompaniyalar, universitetlar va federal, shtat va munitsipal idoralarning tadqiqotchilari bilan yaqindan hamkorlik qilib, ularga muayyan muammolarni hal qilishda, AQSh ilmiy yetakchiligini oshirishda va xalqni yaxshi kelajakka tayyorlashda yordam beradi. Argonne 60 dan ortiq mamlakatlardan kelgan xodimlarni ish bilan ta'minlaydi va AQSh Energetika Departamentining Fan bo'limining UChicago Argonne MChJ tomonidan boshqariladi.
AQSh Energetika Departamentining Fanlar boshqarmasi fizika fanlari bo'yicha fundamental tadqiqotlarning mamlakatdagi eng yirik tarafdori bo'lib, zamonamizning eng dolzarb muammolarini hal qilish ustida ishlamoqda. Qo'shimcha ma'lumot uchun https://energy.gov/science ience saytiga tashrif buyuring.