ABŞ Energetika Departamentinin (Doe) Milli Laboratoriyasında tədqiqatçılar litium-ion batareyaları sahəsində qabaqcıl kəşflərin uzun tarixi var. Bu nəticələrin bir çoxu NMC, Nikel manqan və kobalt oksid adlanan batareya katod üçündür. Bu katod ilə bir batareya indi Chevrolet boltunu gücləndirir.
Argonne tədqiqatçıları NMC katodlarında başqa bir irəliləyiş əldə etdilər. Komandanın yeni kiçik Kathode hissəcikləri quruluşu batareyanı daha da davamlı və təhlükəsiz edə bilər, çox yüksək gərginliklərdə işləyə və daha uzun səyahət aralığını təmin edə bilər.
"İndi batareya istehsalçılarının yüksək təzyiq, sərhədsiz katod materialları hazırlamaq üçün istifadə edə biləcək bir rəhbərik," Xəlil Amin, Argonne yoldaşı Emeritus.
"Mövcud NMC katodları yüksək gərginlikli iş üçün böyük bir maneə təqdim edir" dedi. Şarj boşaltma velosiped ilə, performans, katod hissəciklərində çatlaqların meydana gəlməsi səbəbindən sürətlə düşür. On illərdir ki, batareya tədqiqatçıları bu çatlaqları düzəltməyin yollarını axtarırdılar.
Keçmişdə bir üsul, daha kiçik hissəciklərdən ibarət kiçik sferik hissəciklərdən istifadə etdi. Böyük sferik hissəciklər müxtəlif istiqamətlərin kristal domenləri olan polikristlikdir. Nəticədə, alimlər bir dövr ərzində batareyaların çatlamasına səbəb ola biləcək hissəciklər arasında taxıl sərhədlərini çağırdıqları şeylər var. Bunun qarşısını almaq üçün, Xu və Argonne'nin həmkarları əvvəllər hər hissəcik ətrafında qoruyucu bir polim bir örtük hazırlamışdılar. Bu örtük böyük sferik hissəcikləri və içərisindəki kiçik hissəcikləri əhatə edir.
Bu cür çatlamağın qarşısını almağın başqa bir yolu tək kristal hissəciklərindən istifadə etməkdir. Bu hissəciklərin elektron mikroskopiyası heç bir sərhəd olmadığını göstərdi.
Komanda üçün problem, örtülmüş poliksallardan hazırlanan katodların və velosiped sürmə zamanı hələ də çatışan tək kristalların olması idi. Buna görə də, bu katod materiallarını qabaqcıl foton mənbəyində (APS) və Nanomateriallar (CNM), ABŞ-ın Argonne Elm Mərkəzinin (CNM) mərkəzində geniş təhlil etdilər.
Beş ApS silahlarında (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C və 34-ID-E) ilə müxtəlif rentgen təhlilləri edildi. Elm adamlarının elektron və rentgen mikroskopiyası tərəfindən göstərildiyi kimi, elm adamlarının bir kristal olduğunu düşündükləri, əslində bir sərhəd var idi. Tarama və ötürmə elektron mikroskopiyası bu nəticəni təsdiqlədi.
"Bu hissəciklərin səth morfologiyasına baxdıqda, tək kristallara bənzəyirdi" dedi Fizikan Wenjun Liu. �� <"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和其他技术时, 我们发现边界隐藏在内部." � � <"但是, 当 在 在 在 使用 使用 种 称为 称为 加速器 射线 射线 的 的 和 其他 其他, 我们 发现 边界 隐藏 隐藏 在.""Ancaq Synchrotron X-Ray Diffraction mikroskopiyası və digər üsullar adlanan bir texnikadan istifadə etdikdə, sərhədlərin içərisində gizlədildiyini gördük."
Əhəmiyyətli olan komanda sərhədləri olmadan tək kristal istehsal etmək üçün bir üsul hazırladı. Çox yüksək gərginliklərdə bu tək kristal katod ilə kiçik hüceyrələri sınamaq, 100-dən çox test dövrü üzərində performansda demək olar ki, itki ilə vahid həcmində enerji saxlamasında 25% artım göstərdi. Bunun əksinə olaraq, çox interfeys tək kristallardan ibarət və ya örtülmüş polikstallardan ibarət olan NMC katodları eyni ömür boyu 60% -dən 88% -ə qədər endirim düşmüşdür.
Atom miqyaslı hesablamaları katod kapotanın azaldılması mexanizmini ortaya qoyur. Maria Chang-in məlumatına görə, CNM-də bir nanoscientist, sərhədlər, batareyanın onlardan daha uzaq sahələrdən daha çox ittiham olunduğu zaman oksigen atomlarını itirir. Bu oksigen itkisi hüceyrə dövrünün pozulmasına səbəb olur.
"Hesablamalarımız, sərhədin oksigenin yüksək təzyiqdə sərbəst buraxılmasına səbəb ola biləcəyini göstərir, bu da azaldılmış performansa səbəb ola bilər" dedi.
Sərhədin aradan qaldırılması oksigen təkamülünün qarşısını alır, bununla da katodun təhlükəsizliyini və tsiklik sabitliyini artırır. APS ilə oksigen təkamül ölçmələri və ABŞ-ın Enerji Lawrence Berkeley National Laboratoriyasında inkişaf etmiş bir işıq mənbəyi olan bir işıq mənbəyi bu nəticəni təsdiqləyir.
"İndi batareya istehsalçılarının sərhədləri olmayan və yüksək təzyiqdə fəaliyyət göstərən katod materialları hazırlamaq üçün istifadə edə biləcəyi qaydalarımız var" dedi. 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.""Təlimatlar NMC-dən başqa katod materiallarına şamil edilməlidir."
Bu araşdırma haqqında bir məqalə təbiət enerjisində meydana gəldi. Xu, Amin, Liu və Chang, Argonne müəllifləri, Argonne müəllifləri Xiang Liu, Venkata Surya Chaitanya Kolluru, Chen Zhao, Yuzi Liu, Yuği Liu, Yang Ren, Junjing Deng, Inhui Hwang, Chengjun Sun, Tao Zhou, və Zonghai Chen. Lawrence Berkeley Milli Laboratoriyasından (Wanli Yang, Qingtian Li və Zengqing Zhuo), Xiamen Universiteti (Jing-Jing fanatı, Ling Huang və Shi-Gang Sun) və Tsinghua Universiteti (Dongsheng Ren, Xuning Feng və Mingao Ouyang) alimləri
Argonne Nanomateriallar Mərkəzi haqqında Nanomateriallar Mərkəzi, ABŞ-ın beş Energetika Tədqiqat Mərkəzlərinin beşi olan Nanomateriallar Mərkəzi, ABŞ Enerji İdarəsi tərəfindən dəstəklənən Fənlərarası Nanoscale Tədqiqatları üzrə Baş Milli İstifadəçi İnstitutudur. Birlikdə, NSRCS, nanoskale materiallarını uydurma, emal, xarakterizə etmək və modelləşdirmək və modelləşdirmək üçün ən müasir imkanları olan tədqiqatçılar üçün bir əlavə imkanlar meydana gətirir və Milli Nanotexnologiya Təşəbbüsü altında ən böyük infrastruktur investisiya qoyur. NSRC, Argonne, Brookhaven, Laookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia və Los Alamosdakı ABŞ-ın Enerji Milli Laboratoriyaları şöbəsində yerləşir. NSRC doe haqqında daha çox məlumat üçün HTTPS-ə daxil olun
ABŞ Energetika Departamenti Argonne Milli Laboratoriyasındakı qabaqcıl foton mənbəyi (APS) dünyanın ən məhsuldar rentgen mənbələrindən biridir. APS, materialların, kimya, qatılaşdırılmış maddə, həyat və ətraf mühit elmləri, həyat və ekoloji elmlər üzrə müxtəlif tədqiqat icmasına yüksək intensivlik rentgenentləri təqdim edir. Bu rentgen şüaları materialları və bioloji quruluşları öyrənmək, elementlərin, kimyəvi, maqnit və elektron dövlətlərin paylanması, bütün növlərin texniki iqtisadiyyatı, texnologiyamızda çox vacib olan yanacaq injektor nozzles-ə qədər olan texniki cəhətdən vacib mühəndislik sistemləri üçün idealdır. və bədən sağlamlığının əsasını. Hər il 5 mindən çox tədqiqatçı, hər hansı digər rentgen tədqiqat mərkəzinin istifadəçilərinə nisbətən daha vacib kəşfləri təfərrüatlı, daha çox vacib bioloji zülal strukturlarını izah edən 2000-dən çox nəşrdən çox nəşrini dərc etmək üçün APS istifadə edir. APS alimləri və mühəndislər sürətləndiricilərin və işıq mənbələrinin performansının yaxşılaşdırılması üçün əsas olan innovativ texnologiyalar tətbiq edirlər. Buraya, tədqiqatçılar, rentgen şüaları bir neçə nanometrə qədər fokuslaşdıran son dərəcə parlaq rentgen şüalarını, X-şüalarının işlədiyi nümunə ilə qarşı-qarşıya qoyan alətlər, APS kəşflərinin tədqiqatının toplanması və idarə edilməsi nəhəng məlumat həcmləri yaradır.
Bu araşdırma, ABŞ-ın Enerji İdarəsi tərəfindən ABŞ-ın Enerji İdarəsi tərəfindən ABŞ Enerji İdarəsinin ABŞ-ın Enerji İdarəsi, AC02-06CH11357-də ABŞ-ın Enerji İdarəsi üzrə Milli Laboratoriyası tərəfindən idarə olunan mənbələrdən istifadəçi mənbəyindən istifadə etdi.
Argonne Milli Laboratoriyası yerli elm və texnologiyanın aktual problemlərini həll etməyə çalışır. ABŞ-da ilk milli laboratoriya olaraq Argonne, demək olar ki, hər elmi intizamda qabaqcıl əsas və tətbiq olunan tədqiqat aparır. Argonne tədqiqatçıları yüzlərlə şirkətin, universitetin, dövlət və federal, dövlət və bələdiyyə qurumlarının tədqiqatçıları ilə müəyyən bir problemi həll etməyə, ABŞ elmi rəhbərliyini inkişaf etdirməyə və millətin daha yaxşı gələcəyə hazırlaşmasına kömək edəcəklər. Argonne 60-dan çox ölkədən olan işçilərdən istifadə edir və ABŞ-ın Elmlər İdarəsinin Uchicago Argonne, MMC-nin fəaliyyət göstərir.
ABŞ Energetika İdarəsinin Elm şöbəsi, xalqın, dövrümüzün ən aktual problemlərini həll etmək üçün fiziki elmlərdəki əsas araşdırmaların ən böyük tərəfdaşıdır. Daha çox məlumat üçün HTTPS-ə daxil olun: // Enerji .gov / elm ience.