Tá stair fhada ag taighdeoirí i Saotharlann Náisiúnta Argonne de chuid Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe (DOE) maidir le fionnachtana ceannródaíocha i réimse na gcadhnraí litiam-ian. Baineann cuid mhaith de na torthaí seo le catóid na ceallraí, ar a dtugtar NMC, nicil-mhangainéis agus ocsaíd chóbalt. Tá ceallraí leis an gcatóid seo anois ag cumhachtú an Chevrolet Bolt.
Tá dul chun cinn eile bainte amach ag taighdeoirí Argonne i gcatóidí NMC. D’fhéadfadh struchtúr nua na gcáithníní catóide bídeacha an cheallraí a dhéanamh níos marthanaí agus níos sábháilte, in ann oibriú ag voltais an-ard agus raonta taistil níos faide a sholáthar.
“Tá treoir againn anois ar féidir le monaróirí ceallraí a úsáid chun ábhair chatóide ardbhrú, gan teorainn a dhéanamh,” a dúirt Khalil Amin, Comhalta Emeritus Argonne.
“Is bac mór iad catóidí NMC atá ann cheana féin maidir le hobair ardvoltais,” a dúirt an cúntóir ceimice Guiliang Xu. Le timthriall luchtaithe-urscaoilte, titeann an fheidhmíocht go tapa mar gheall ar scoilteanna a fhoirmiú sna cáithníní catóide. Le blianta fada anuas, tá taighdeoirí ceallraí ag lorg bealaí chun na scoilteanna seo a dheisiú.
Bhain modh amháin san am atá thart úsáid as cáithníní beaga sféarúla comhdhéanta de go leor cáithníní i bhfad níos lú. Is ilchriostalach iad cáithníní móra sféarúla, le fearainn chriostalacha de threoshuíomhanna éagsúla. Mar thoradh air sin, tá teorainneacha gráin idir cáithníní acu, rud a d'fhéadfadh a bheith ina chúis le scoilteadh sa cheallraí le linn timthrialla. Chun seo a chosc, bhí sciath polaiméire cosanta forbartha ag comhghleacaithe Xu agus Argonne roimhe seo timpeall ar gach cáithnín. Timpeallaíonn an sciath seo cáithníní móra sféarúla agus cáithníní níos lú laistigh díobh.
Bealach eile chun an cineál scoilteadh seo a sheachaint ná cáithníní criostail aonair a úsáid. Léirigh micreascópacht leictreon na gcáithníní seo nach bhfuil aon teorainneacha acu.
Ba é an fhadhb a bhí ag an bhfoireann ná go raibh catóidí déanta as polachriostail brataithe agus criostail aonair fós ag scoilteadh le linn timthriallta. Dá bhrí sin, rinne siad anailís fhairsing ar na hábhair catóide seo ag an Advanced Photon Source (APS) agus an Center for Nanomaterials (CNM) ag Ionad Eolaíochta Argonne de chuid Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe.
Rinneadh anailísí éagsúla x-ghathaithe ar chúig lámh APS (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C agus 34-ID-E). Is léir go raibh teorainn istigh san rud a cheap eolaithe a bhí ina chriostal aonair, mar a léiríodh le micreascópacht leictreon agus x-ghathaithe. Dheimhnigh micreascópacht scanadh agus tarchurtha leictreon ar CNManna an chonclúid seo.
“Nuair a d’fhéachamar ar mhórfhoirmiú dromchla na gcáithníní seo, bhí cuma criostail aonair orthu,” a dúirt an fisicí Wenjun Liu. 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 显微镜的技术加速器 x射线 显微镜的技术加速我们发现边界隐藏在。""Mar sin féin, nuair a d'úsáideamar teicníc ar a dtugtar micreascópacht difreactaithe X-ghathaithe sioncrótrón agus teicnící eile ag APS, fuarthas amach go raibh na teorainneacha i bhfolach istigh."
Rud tábhachtach, d’fhorbair an fhoireann modh chun criostail aonair gan teorainneacha a tháirgeadh. Léirigh tástáil ar chealla beaga leis an gcatóid aonchriostail seo ag voltais an-ard méadú 25% ar stóráil fuinnimh in aghaidh an aonaid toirte gan aon chaillteanas feidhmíochta beagnach thar 100 timthriall tástála. I gcodarsnacht leis sin, léirigh catóidí NMC atá comhdhéanta de chriostail aonair il-chomhéadain nó polachriostail brataithe titim acmhainne de 60% go 88% thar an saolré céanna.
Nochtann ríomhanna ar scála adamhach meicníocht laghdaithe toilleas catóide. De réir Maria Chang, nanateolaí ag CNM, is dóichí go gcaillfidh teorainneacha adaimh ocsaigine nuair a mhuirearaítear an ceallraí ná limistéir atá níos faide uathu. Mar thoradh ar an gcaillteanas ocsaigine seo, déantar an timthriall cille a dhíghrádú.
“Léiríonn ár ríomhanna conas is féidir leis an teorainn ocsaigin a scaoileadh ag brú ard, rud a d’fhéadfadh feidhmíocht laghdaithe a bheith mar thoradh air,” a dúirt Chan.
Cuireann deireadh a chur leis an teorainn cosc ​​ar éabhlóid ocsaigine, rud a fheabhsaíonn sábháilteacht agus cobhsaíocht thimthriallach an chatóide. Deimhníonn tomhais ar éabhlóid ocsaigine le APS agus foinse solais chun cinn i Saotharlann Náisiúnta Lawrence Berkeley de chuid Roinn Fuinnimh na SA an chonclúid seo.
“Tá treoirlínte againn anois ar féidir le monaróirí ceallraí a úsáid chun ábhair chatóide a dhéanamh nach bhfuil aon teorainneacha leo agus a oibríonn faoi bhrú ard,” a dúirt Khalil Amin, Comhalta Emeritus Argonne. 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。”"Ba cheart treoirlínte a bheith i bhfeidhm maidir le hábhair chatóide seachas NMC."
Tá alt faoin staidéar seo le feiceáil san iris Nature Energy. Chomh maith le Xu, Amin, Liu agus Chang, is iad na húdair Argonne Xiang Liu, Venkata Surya Chaitanya Kolluru, Chen Zhao, Xinwei Zhou, Yuzi Liu, Liang Ying, Amin Daali, Yang Ren, Wenqian Xu, Junjing Deng, Inhui Hwhaio, Chengjun Zhao, Tae Zhou, Chengjun Sun, Tae Zhou. Eolaithe ó Saotharlann Náisiúnta Lawrence Berkeley (Wanli Yang, Qingtian Li, agus Zengqing Zhuo), Ollscoil Xiamen (Jing-Jing Fan , Ling Huang agus Shi-Gang Sun) agus Ollscoil Tsinghua (Dongsheng Ren, Xuning Feng agus Mingao Ouyang).
Maidir le hIonad Nanaábhar Argonne Is é an tIonad Nanaábhar, ceann de chúig ionad taighde nanateicneolaíochta de chuid Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe, an phríomhinstitiúid úsáideora náisiúnta le haghaidh taighde nana-scála idir-dhisciplíneach a fhaigheann tacaíocht ó Oifig Eolaíochta Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe. Le chéile, cruthaíonn NSRCanna sraith d’áiseanna comhlántacha a sholáthraíonn cumais den scoth do thaighdeoirí chun ábhair nana-scála a mhonarú, a phróiseáil, a thréithriú agus a shamhaltú agus is ionann iad agus an infheistíocht bhonneagair is mó faoin Tionscnamh Náisiúnta Nana-teicneolaíochta. Tá an NSRC suite i Saotharlanna Náisiúnta Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe in Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, agus Los Alamos. Le haghaidh tuilleadh eolais faoin NSRC DOE, tabhair cuairt ar https://science.osti.gov/User-Fac ilit ie s/ Us er-Fac i l it ie ie s-at-a Glance.
Tá Foinse Fótón Ardleibhéil (APS) Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe ag Saotharlann Náisiúnta Argonne ar cheann de na foinsí X-ghathacha is táirgiúla ar domhan. Soláthraíonn APS X-ghathanna ard-déine do phobal taighde éagsúil in eolaíocht ábhar, ceimic, fisic ábhair chomhdhlúite, eolaíochtaí beatha agus comhshaoil, agus taighde feidhmeach. Tá na X-ghathanna seo oiriúnach chun ábhair agus struchtúir bhitheolaíocha, dáileadh eilimintí, stáit cheimiceacha, maighnéadacha agus leictreonacha, agus córais innealtóireachta atá tábhachtach go teicniúil de gach cineál a staidéar, ó chadhnraí go soic insteallóirí breosla, atá ríthábhachtach dár ngeilleagar náisiúnta, dár dteicneolaíocht agus dár gcorp. Bunús na sláinte. Gach bliain, úsáideann níos mó ná 5,000 taighdeoir APS chun níos mó ná 2,000 foilseachán a fhoilsiú ina sonraítear fionnachtana tábhachtacha agus ina réitítear struchtúir próitéine bitheolaíocha níos tábhachtaí ná úsáideoirí aon ionaid taighde X-ghathacha eile. Tá eolaithe agus innealtóirí APS ag cur teicneolaíochtaí nuálacha i bhfeidhm atá mar bhunús chun feidhmíocht luasairí agus foinsí solais a fheabhsú. Áirítear leis seo gléasanna ionchuir a tháirgeann X-ghathanna thar a bheith geal a bhfuil meas mór ag taighdeoirí orthu, lionsaí a dhíríonn X-ghathanna síos go dtí cúpla nanaiméadar, ionstraimí a uasmhéadaíonn an bealach a n-idirghníomhaíonn X-ghathanna leis an sampla atá faoi staidéar, agus bailiú agus bainistiú fionnachtana APS. Gineann taighde méideanna ollmhóra sonraí.
Bhain an staidéar seo úsáid as acmhainní ó Advanced Photon Source, Ionad Úsáideoirí Oifig Eolaíochta Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe atá á oibriú ag Saotharlann Náisiúnta Argonne d'Oifig Eolaíochta Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe faoin uimhir chonartha DE-AC02-06CH11357.
Déanann Saotharlann Náisiúnta Argonne a dícheall fadhbanna práinneacha na heolaíochta agus na teicneolaíochta intíre a réiteach. Mar an chéad saotharlann náisiúnta sna Stáit Aontaithe, déanann Argonne taighde bunúsach agus feidhmeach ceannródaíoch i mbeagnach gach disciplín eolaíoch. Oibríonn taighdeoirí Argonne go dlúth le taighdeoirí ó na céadta cuideachta, ollscoil, agus gníomhaireachtaí feidearálacha, stáit agus bardasacha chun cabhrú leo fadhbanna sonracha a réiteach, ceannaireacht eolaíoch SAM a chur chun cinn, agus an náisiún a ullmhú do thodhchaí níos fearr. Fostaíonn Argonne fostaithe ó bhreis is 60 tír agus tá sé á oibriú ag UChicago Argonne, LLC d'Oifig Eolaíochta Roinn Fuinnimh na SA.
Is í Oifig Eolaíochta Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe an tacaí is mó sa náisiún maidir le taighde bunúsach sna heolaíochtaí fisiceacha, ag obair chun aghaidh a thabhairt ar chuid de na saincheisteanna is práinní inár linne. Le haghaidh tuilleadh eolais, tabhair cuairt ar https://energy.gov/scienceience.