Tá stair fhada ag taighdeoirí ag Saotharlann Náisiúnta Argonne Roinn Fuinnimh na SA (DOE) d'fhionnachtana ceannródaíocha i réimse na gcadhnraí litiam-ian. Baineann go leor de na torthaí seo le catóide na ceallraí, ar a dtugtar NMC, nicil mangainéise agus ocsaíd cóbalt. Cumhachtaíonn ceallraí leis an gcatóid seo an Chevrolet Bolt anois.
Tá cinn eile bainte amach ag taighdeoirí Argóna i gcatóidí NMC. D'fhéadfadh struchtúr cáithníní catóide bídeach nua na foirne an ceallraí 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 gur féidir le monaróirí ceallraí a úsáid chun ábhair chatóide ardbhrú gan teorainn a dhéanamh,” Khalil Amin, Comhalta Emeritus Argonne.
“Cuireann catóidí NMC reatha bac mór ar obair ardvoltais,” a dúirt an poitigéir cúnta Guiliang Xu. Le rothaíocht muirear-urscaoileadh, titeann an fheidhmíocht go tapa mar gheall ar fhoirmiú scoilteanna sna cáithníní catóide. Ar feadh na mblianta, tá taighdeoirí ceallraí ag lorg bealaí chun na scoilteanna seo a dheisiú.
Modh amháin san am atá caite a úsáideadh cáithníní bídeacha sféarúil comhdhéanta de go leor cáithníní i bhfad níos lú. Tá cáithníní sféarúla móra ilchriostalach, le fearainn criostalach de threoshuímh éagsúla. Mar thoradh air sin, tá siad cad a ghlaonn eolaithe teorainneacha gráin idir cáithníní, is féidir a chur faoi deara an ceallraí a crack le linn timthriall. Chun é seo a chosc, d'fhorbair comhghleacaithe Xu agus Argonne roimhe seo sciath polaiméire cosanta timpeall gach cáithnín. Timpeallaíonn an sciath seo cáithníní móra sféarúla agus cáithníní níos lú laistigh díobh.
Bealach eile chun an cineál seo scoilteadh a sheachaint ná cáithníní criostail aonair a úsáid. Léirigh micreascópacht leictreon de na cáithníní seo nach bhfuil aon teorainneacha acu.
Ba í an fhadhb don fhoireann ná go raibh catóidí déanta as polacriostail brataithe agus criostail aonair fós scáinte le linn na rothaíochta. Mar sin, rinne siad anailís fhairsing ar na hábhair chatóide seo ag Foinse Ard-Fhótóin (APS) agus san Ionad Nana-Ábhair (CNM) ag Ionad Eolaíochta Argonne Roinn Fuinnimh na SA.
Rinneadh anailísí x-gha éagsúla ar chúig ghéag APS (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C agus 34-ID-E). Tharlaíonn sé go raibh an rud a cheap na heolaithe a bhí ina chriostail aonair, mar a léirítear le micreascópacht leictreon agus X-gha, go raibh teorainn taobh istigh i ndáiríre. Dheimhnigh scanadh agus micreascópacht leictreoin tarchurtha ar CNManna an chonclúid seo.
“Nuair a d’fhéachamar ar mhoirfeolaíocht dhromchla na gcáithníní seo, bhí cuma criostail aonair orthu,” a dúirt an fisiceoir Wenjun Liu. � <“但是 但是 当 我们 在 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 加速器 加速器 加速器 射线 衍射 的 的 技术 和 其他 技术 时 我们 发现 边界 隐藏 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 显微镜的技步加速器 x射线 显微镜的技术又现边界 隐藏在。"“Mar sin féin, nuair a d’úsáideamar teicníc ar a dtugtar micreascópacht díraonta X-gha sioncrótron agus teicnící eile ag APS, fuaireamar amach go raibh na teorainneacha i bhfolach taobh istigh.”
Rud atá tábhachtach, tá modh forbartha ag an bhfoireann chun criostail aonair a tháirgeadh gan teorainneacha. Léirigh tástáil ar chealla beaga leis an gcatóid aonchriostail seo ag voltais an-ard méadú 25% ar stóráil fuinnimh in aghaidh an toirte aonaid agus nach raibh mórán caillteanas feidhmíochta thar 100 timthriall tástála. I gcodarsnacht leis sin, léirigh catóidí NMC comhdhéanta de chriostail aonair il-chomhéadan nó polycrystals brataithe titim acmhainne de 60% go 88% thar an saolré céanna.
Nochtann ríomhaireachtaí scála adamhach meicníocht laghdaithe toilleas catóide. De réir Maria Chang, nana-eolaí ag CNM, tá sé níos dóichí go gcaillfidh teorainneacha adaimh ocsaigine nuair a ghearrtar an ceallraí ná limistéir níos faide ar shiúl uathu. Mar thoradh ar an gcaillteanas ocsaigine seo déantar díghrádú ar thimthriall na gceall.
“Léiríonn ár n-áireamh conas is féidir ocsaigin a scaoileadh ag brú ard mar thoradh ar an teorainn, rud a d’fhéadfadh feidhmíocht laghdaithe a bheith mar thoradh air,” a dúirt Chan.
Cuireann deireadh leis an teorainn cosc ​​ar éabhlóid ocsaigine, rud a fheabhsóidh sábháilteacht agus cobhsaíocht thimthriallach an chatóid. Deimhníonn tomhais éabhlóid ocsaigine le APS agus foinse solais ardleibhéil ag Saotharlann Náisiúnta Lawrence Berkeley de chuid na Roinne Fuinnimh de chuid na SA an chonclúid seo.
“Anois tá treoirlínte againn gur féidir le monaróirí ceallraí a úsáid chun ábhair chatóide a dhéanamh nach bhfuil aon teorainneacha acu agus a oibríonn ag brú 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 go mbeadh feidhm ag treoirlínte 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 Hwang, Chengjun Sun, Tao Zhou, Ming Du, agus Zonghai Chen. 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 Lárionad Argonne do Nana-ábhair Is é an Lárionad Nana-Ábhair, atá ar cheann de chúig ionad taighde nanaitheicneolaíochta de chuid na Roinne Fuinnimh, an príomhinstitiúid úsáideoirí náisiúnta le haghaidh taighde nana-scála idirdhisciplíneach le tacaíocht ó Oifig Eolaíochta na Roinne Fuinnimh de chuid na SA. Le chéile, cruthaíonn NSRCanna sraith áiseanna comhlántacha a sholáthraíonn cumais den scoth do thaighdeoirí chun ábhair nanascála a dhéanamh, a phróiseáil, a thréithriú agus a shamhaltú agus a dhéanann ionadaíocht ar an infheistíocht bhonneagair is mó faoin Tionscnamh Nanaitheicneolaíochta Náisiúnta. Tá an NSRC lonnaithe ag Saotharlanna Náisiúnta Roinn Fuinnimh na SA in Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, agus Los Alamos. Chun tuilleadh eolais a fháil faoin NSRC DOE, tabhair cuairt ar https://www.science​.osti​.gov/Us​er​-Fac ilit​ ie​s​/ Us​​​​​​​
Tá Foinse Ardfótóin (APS) na Roinne Fuinnimh SAM ag Saotharlann Náisiúnta Argonne ar cheann de na foinsí X-gha is táirgiúla ar domhan. Soláthraíonn APS X-ghathanna ard-déine do phobal taighde éagsúil in eolaíocht na n-ábhar, sa cheimic, san fhisic ábhar comhdhlúite, sna heolaíochtaí beatha agus comhshaoil, agus i dtaighde feidhmeach. Tá na X-ghathanna seo oiriúnach chun staidéar a dhéanamh ar ábhair agus ar struchtúir bhitheolaíocha, dáileadh eilimintí, stáit cheimiceacha, maighnéadacha agus leictreonacha, agus córais innealtóireachta atá tábhachtach go teicniúil de gach cineál, ó chadhnraí go soic injector breosla, atá ríthábhachtach dár ngeilleagar náisiúnta, teicneolaíocht. . agus comhlacht Bunús na sláinte. Gach bliain, úsáideann níos mó ná 5,000 taighdeoir APS chun níos mó ná 2,000 foilseachán a fhoilsiú a shonraíonn fionnachtana tábhachtacha agus a réitíonn struchtúir próitéine bitheolaíocha níos tábhachtaí ná úsáideoirí aon ionad taighde X-gha eile. Tá eolaithe agus innealtóirí APS ag cur teicneolaíochtaí nuálacha i bhfeidhm atá mar bhunús le feabhas a chur ar fheidhmíocht luasairí agus foinsí solais. Áirítear leis seo gléasanna ionchuir a tháirgeann X-ghathanna thar a bheith geal a bhfuil meas ag taighdeoirí orthu, lionsaí a dhíríonn X-ghathanna síos go cúpla nanaiméadar, ionstraimí a uasmhéadaíonn an bealach a idirghníomhaíonn X-ghathanna leis an sampla atá á staidéar, agus bailiú agus bainistiú fionnachtana APS. Gineann taighde méideanna ollmhóra sonraí.
Bhain an staidéar seo úsáid as acmhainní ó Advanced Photon Source, Lárionad Úsáideora d’Oifig Eolaíochta Fuinnimh de chuid na SA arna oibriú ag Saotharlann Náisiúnta Argonne d’Oifig Eolaíochta na Roinne Fuinnimh SAM faoi uimhir chonartha DE-AC02-06CH11357.
Déanann Saotharlann Náisiúnta Argonne a dícheall fadhbanna práinneacha na heolaíochta agus na teicneolaíochta baile 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 cuideachtaí, ollscoileanna, agus gníomhaireachtaí cónaidhme, stáit agus bardais chun cabhrú leo fadhbanna sonracha a réiteach, ceannaireacht eolaíoch SAM a chur chun cinn, agus an náisiún a ullmhú le haghaidh todhchaí níos fearr. Fostaíonn Argonne fostaithe ó níos mó ná 60 tír agus tá sé á oibriú ag UChicago Argonne, LLC de chuid Oifig Eolaíochta Roinn Fuinnimh na SA.
Is í Oifig Eolaíochta Roinn Fuinnimh na SA an moltóir is mó sa náisiún maidir le taighde bunúsach sna heolaíochtaí fisiceacha, agus í ag obair chun dul i ngleic le cuid de na saincheisteanna is práinní dár gcuid ama. Le haghaidh tuilleadh eolais, tabhair cuairt ar https://energy.gov/science​ience.