Tá stair fhada fionnachtana ceannródaíocha ag taighdeoirí ag Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe (DOE) Argonne National Saotharlann i réimse na gcadhnraí litiam-ian. Tá go leor de na torthaí seo don chatóid ceallraí, ar a dtugtar NMC, mangainéis nicile agus ocsaíd cóbalt. Tá ceallraí leis an gcatóid seo anois ag cumhachtú an Bolt Chevrolet.
Tá taighdeoirí Argonne tar éis dul chun cinn eile a bhaint amach i gcatóidí NMC. D'fhéadfadh struchtúr cáithníní catóide beag bídeach na foirne an ceallraí a dhéanamh níos durable 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 Argonne Emeritus.
“Cuireann catóid NMC atá ann cheana bac mór ar obair ardvoltais,” a dúirt an poitigéir cúnta Guiliang Xu. Le rothaíocht muirir-mhuirir, titeann feidhmíocht go tapa mar gheall ar scoilteanna a fhoirmiú sna cáithníní catóide. Ar feadh na mblianta, tá taighdeoirí ceallraí ag lorg bealaí chun na scoilteanna seo a dheisiú.
D'úsáid modh amháin san am atá thart cáithníní sféarúla bídeacha a bhí comhdhéanta de go leor cáithníní i bhfad níos lú. Is éard atá i gcáithníní sféarúla móra ná polycrystalline, le réimsí criostalach de threoshuímh éagsúla. Mar thoradh air sin, tá na rudaí a ghlaonn eolaithe ar theorainneacha gráin idir cáithníní, ar féidir leo an ceallraí a chnagadh le linn timthrialla. Chun é seo a chosc, d'fhorbair comhghleacaithe Xu agus Argonne cumhdach polaiméir cosanta ar fud gach cáithnín roimhe seo. Tá an sciath seo timpeall ar cháithníní sféarúla móra agus ar cháithníní níos lú iontu.
Bealach eile chun an cineál seo scoilteadh 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 na catóidí a rinneadh as polacrystals brataithe agus criostail aonair fós scáinte le linn rothaíochta. Dá bhrí sin, rinne siad anailís fhairsing ar na hábhair chatóide seo ag an ardfhoinse fótóin (APS) agus an tIonad do nana -ábhair (CNM) ag Ionad Eolaíochta Argonne Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe.
Rinneadh anailísí éagsúla X-gha ar chúig arm APS (11-bm, 20-bm, 2-id-d, 11-id-C agus 34-id-e). Tharla sé go raibh teorainn leis an méid a cheap eolaithe a bhí ina chriostal amháin, mar a thaispeántar le micreascópacht leictreon agus X-gha, i ndáiríre. Dheimhnigh micreascópacht leictreon scanadh agus tarchuir de CNMS an chonclúid seo.
“Nuair a bhreathnaíomar ar mhoirfeolaíocht dromchla na gcáithníní seo, d'fhéach siad ar nós criostail aonair,” a dúirt an fisiceoir 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 但是 当 在 在 使用 使用 使用 称为 同步 加速器 加速器 加速器 射线 显微镜 的 技术 和 其他 时 时 我们 发现 边界 隐藏 在。 在。 ”“Mar sin féin, nuair a d'úsáid muid teicníc ar a dtugtar micreascópacht díraonta X-gha synchrotron 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 cealla beaga leis an gcatóid aon-chriostal seo ag voltais an-ard méadú 25% ar stóráil fuinnimh in aghaidh an toirt aonaid agus beagnach aon chaillteanas i bhfeidhmíocht os cionn 100 timthriall tástála. I gcodarsnacht leis sin, léirigh catóidí NMC a bhí comhdhéanta de chriostal aonair il-chomhéadain nó de pholaimídí brataithe titim acmhainne de 60% go 88% thar an saol céanna.
Nochtann ríomhaireachtaí scála adamhach meicníocht an laghdaithe toilleas catóide. Dar le Maria Chang, nanoscientist ag CNM, is mó an seans go gcaillfidh teorainneacha adaimh ocsaigine nuair a ghearrtar an ceallraí ná na ceantair níos faide uathu. Eascraíonn díghrádú an timthrialla cille as an gcaillteanas ocsaigine seo.
“Taispeánann ár ríomhaireachtaí conas is féidir leis an teorainn a bheith mar thoradh ar ocsaigin a scaoileadh ag brú ard, rud a d'fhéadfadh feidhmíocht laghdaithe a bheith mar thoradh air,” a dúirt Chan.
Má chuirtear deireadh leis an teorainn, cuirtear cosc ​​ar éabhlóid ocsaigine, rud a fheabhsaíonn sábháilteacht agus cobhsaíocht thimthriallach an chatóid. Deimhníonn tomhais éabhlóid ocsaigine le APS agus foinse ard -solais ag Saotharlann Náisiúnta na Roinne Fuinnimh de chuid na Stát Aontaithe, Lawrence Berkeley, an tátal seo.
“Anois tá treoirlínte againn ar féidir le monaróirí ceallraí a úsáid chun ábhair chatóide a dhéanamh nach bhfuil aon teorainneacha acu agus a fheidhmíonn ag brú ard,” a dúirt Khalil Amin, Argonne Comhalta 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。”“Ba chóir go mbeadh feidhm ag treoirlínte maidir le hábhair chatóide seachas NMC.”
Bhí alt faoin staidéar seo le feiceáil san iris Nature Energy. Chomh maith le Xu, Amin, Liu agus Chang, is iad na húdair Argonne ná Xiang Liu, Venkata Surya Chaitanya Kolluru, Chen Zhao, Xinwei Zhou, Yuzi Liu, Liang Ying, Amin Daali, Yang Ren, Wening Xu, Junjing Deng, Inhui Hwang, Chengjun, Teann Xu, Minging Dengu, Inhui Hwang, Chengjun, Tuasa, Tuasa, Mingou, Turjing, Minging, Mingou, Mingou, Mingou, Mingou, Mingou, Mingu, Dengou, Mingu, Tó Du, agus Zonghai Chen. Eolaithe ó Lawrence Berkeley Saotharlann Náisiúnta (Wanli Yang, Qingtian Li, agus Zengqing Zhuo), Ollscoil Xiamen (Fan Jing-Jing, Ling Huang agus Shi-Gang Sun) agus Ollscoil Tsinghua (Dongsheng Ren, Xuning Feng agus Mingao Ouyang).
Maidir leis an Ionad Argonne do nana -ábhair Is é an tIonad um Nana -Ábhair, ceann de chúig ionad taighde nanaitheicneolaíochta Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe, an príomh -institiúid úsáideora náisiúnta do thaighde idirdhisciplíneach nanascála le tacaíocht ó Oifig Eolaíochta na Stát Aontaithe Fuinnimh. Le chéile, cruthaíonn NSRCs sraith de shaoráidí comhlántacha a thugann cumais den scoth do thaighdeoirí chun ábhair nanascála a dhéanamh, a phróiseáil, a thréithriú agus a shamhaltú agus a léiríonn an infheistíocht bhonneagair is mó faoin tionscnamh náisiúnta nanaitheicneolaíochta. Tá an NSRC lonnaithe ag Roinn Náisiúnta na Roinne Fuinnimh sna Stáit Aontaithe i Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, agus Los Alamos. Le haghaidh tuilleadh eolais faoin NSRC Doe, tabhair cuairt ar https: // Science.
Tá Foinse Photon Photon (APS) de chuid Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe ag Saotharlann Náisiúnta Argonne ar cheann de na foinsí X-ghathaithe is táirgiúla ar domhan. Soláthraíonn APS X-ghathanna déine ard do phobal taighde éagsúil in eolaíocht ábhar, ceimic, fisic ábhair chomhdhlúite, eolaíochtaí saoil agus comhshaoil, agus taighde feidhmeach. Tá na X-ghathanna seo oiriúnach chun staidéar a dhéanamh ar ábhair agus ar struchtúir bhitheolaíocha, dáileadh na n-eilimintí, stáit cheimiceacha, maighnéadacha agus leictreonacha, agus córais innealtóireachta atá tábhachtach go teicniúil de gach cineál, ó chadhnraí go soic insteallta breosla, atá ríthábhachtach dár ngeilleagar náisiúnta, teicneolaíocht. agus an comhlacht mar bhonn na sláinte. Gach bliain, úsáideann níos mó ná 5,000 taighdeoir APS chun níos mó ná 2,000 foilseachán a fhoilsiú ag sonrú fionnachtana tábhachtacha agus ag réiteach 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 bhonn chun feidhmíocht luasairí agus foinsí solais a fheabhsú. Áirítear leis seo gléasanna ionchuir a tháirgeann X-ghathanna an-gheal atá luachmhar ag taighdeoirí, lionsaí a dhíríonn ar X-ghathanna síos go dtí cúpla nanaiméadar, ionstraimí a uasmhéadaíonn an bealach a n-idirghníomhaíonn X-ghathanna leis an sampla faoi staidéar, agus go gcruthaíonn bailiú agus bainistíocht APS Discoveries taighde ollmhór méideanna sonraí.
Bhain an staidéar seo úsáid as acmhainní ó Advanced Photon Source, Ionad Úsáideora Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe arna oibriú ag Argonne National Laboratory do Roinn Fuinnimh na hEolaíochta faoi Uimhir Chonartha DE-AC02-06CH11357.
Déanann Saotharlann Náisiúnta Argonne iarracht fadhbanna práinneacha na heolaíochta agus na teicneolaíochta baile a réiteach. Mar an chéad saotharlann náisiúnta sna Stáit Aontaithe, déanann Argonne taighde bunúsach agus feidhmithe i mbeagnach gach disciplín eolaíoch. Oibríonn taighdeoirí Argonne go dlúth le taighdeoirí ó na céadta cuideachta, ollscoileanna, agus gníomhaireachtaí cónaidhme, stáit agus bardasacha chun cabhrú leo fadhbanna sonracha a réiteach, ceannaireacht eolaíoch na Stát Aontaithe a chur chun cinn, agus an náisiún a ullmhú do thodhchaí níos fearr. Fostaíonn Argonne fostaithe ó níos mó ná 60 tír agus tá sé á fheidhmiú ag Uchicago Argonne, LLC ó Oifig Eolaíochta Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe.
Is í Oifig na hEolaíochta i Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe is mó de thaighde bunúsach an náisiúin sna heolaíochtaí fisiciúla, ag obair chun aghaidh a thabhairt ar chuid de na saincheisteanna is práinní dár gcuid ama. Le haghaidh tuilleadh eolais, tabhair cuairt ar https: // Energy .gov/Science ience.