Awọn oniwadi ni Ile-iṣẹ Agbara AMẸRIKA (DOE) Argonne National Laboratory ni itan-akọọlẹ pipẹ ti awọn awari aṣáájú-ọnà ni aaye ti awọn batiri lithium-ion. Pupọ ninu awọn abajade wọnyi wa fun cathode batiri, ti a pe ni NMC, manganese nickel ati koluboti oxide. Batiri kan pẹlu cathode yii ni agbara Chevrolet Bolt.
Awọn oniwadi Argonne ti ṣe aṣeyọri aṣeyọri miiran ni NMC cathodes. Eto patikulu cathode tuntun ti ẹgbẹ naa le jẹ ki batiri naa duro diẹ sii ati ailewu, ni anfani lati ṣiṣẹ ni awọn foliteji giga pupọ ati pese awọn sakani irin-ajo gigun.
"A ni bayi ni itọnisọna ti awọn olupese batiri le lo lati ṣe titẹ-giga, awọn ohun elo cathode ti ko ni aala," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
"Awọn cathodes NMC ti o wa tẹlẹ ṣe afihan idiwọ pataki fun iṣẹ folti giga," oluranlọwọ kemist Guiliang Xu sọ. Pẹlu gigun kẹkẹ idiyele idiyele, iṣẹ ṣiṣe silẹ ni iyara nitori dida awọn dojuijako ninu awọn patikulu cathode. Fun awọn ewadun, awọn oniwadi batiri ti n wa awọn ọna lati tun awọn dojuijako wọnyi ṣe.
Ọna kan ni iṣaaju lo awọn patikulu iyipo kekere ti o ni ọpọlọpọ awọn patikulu kekere pupọ. Awọn patikulu ti iyipo nla jẹ polycrystalline, pẹlu awọn ibugbe kristali ti ọpọlọpọ awọn iṣalaye. Nitoribẹẹ, wọn ni ohun ti awọn onimo ijinlẹ sayensi pe awọn aala ọkà laarin awọn patikulu, eyiti o le fa ki batiri naa ya lakoko iyipo kan. Lati ṣe idiwọ eyi, awọn ẹlẹgbẹ Xu ati Argonne ti ṣe agbekalẹ ibora polymer aabo ni ayika patiku kọọkan. Iboju yii yika awọn patikulu iyipo nla ati awọn patikulu kekere laarin wọn.
Ọnà miiran lati yago fun iru fifọn yii ni lati lo awọn patikulu kirisita ẹyọkan. Electron microscopy ti awọn wọnyi patikulu fihan wipe won ni ko si aala.
Iṣoro fun ẹgbẹ naa ni pe awọn cathodes ti a ṣe lati awọn polycrystals ti a bo ati awọn kirisita ẹyọkan ṣi ṣipaya lakoko gigun kẹkẹ. Nitorinaa, wọn ṣe itupalẹ lọpọlọpọ ti awọn ohun elo cathode wọnyi ni Ilọsiwaju Photon Orisun (APS) ati Ile-iṣẹ fun Nanomaterials (CNM) ni Ile-iṣẹ Imọ-ẹrọ Argonne ti Ẹka AMẸRIKA.
Orisirisi awọn itupalẹ x-ray ni a ṣe lori awọn apa APS marun (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C ati 34-ID-E). O wa ni jade wipe ohun ti sayensi ro je kan nikan gara, bi han nipa elekitironi ati X-ray maikirosikopu, kosi ní a ààlà inu. Ṣiṣayẹwo ati gbigbe microscopy elekitironi ti awọn CNM jẹrisi ipari yii.
"Nigbati a ba wo ẹda-ara ti awọn patikulu wọnyi, wọn dabi awọn kirisita kan," Wenjun Liu onimọ-jinlẹ sọ. â�<“但是，当我们在APS 使用一种称为同步加速器X界隐藏在内部.” â� <“但是 ， 当 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 x 射线边界 隐藏 在.”Sibẹsibẹ, nigba ti a lo ilana kan ti a npe ni synchrotron X-ray diffraction microscopy ati awọn ilana miiran ni APS, a rii pe awọn aala ti farapamọ sinu.”
Ni pataki, ẹgbẹ naa ti ṣe agbekalẹ ọna kan lati ṣe agbejade awọn kirisita ẹyọkan laisi awọn aala. Idanwo awọn sẹẹli kekere pẹlu cathode-crystal kan ṣoṣo ni awọn foliteji giga pupọ fihan ilosoke 25% ni ibi ipamọ agbara fun iwọn ẹyọkan pẹlu fere ko si pipadanu ninu iṣẹ ṣiṣe ju awọn iyipo idanwo 100 lọ. Ni idakeji, awọn katodes NMC ti o ni awọn kirisita ni wiwo pupọ-pupọ tabi awọn polycrystals ti a bo ṣe afihan idinku agbara ti 60% si 88% lori igbesi aye kanna.
Awọn iṣiro iwọn atomiki ṣe afihan ilana ti idinku capacitance cathode. Gẹgẹbi Maria Chang, onimọ-jinlẹ kan ni CNM, awọn aala ni o ṣee ṣe lati padanu awọn ọta atẹgun nigbati batiri ba gba agbara ju awọn agbegbe ti o jinna si wọn. Ipadanu ti atẹgun yii nyorisi ibajẹ ti iyipo sẹẹli.
"Awọn iṣiro wa fihan bi aala ṣe le mu ki atẹgun ti wa ni idasilẹ ni titẹ giga, eyi ti o le mu iṣẹ ti o dinku," Chan sọ.
Imukuro aala ṣe idiwọ itankalẹ atẹgun, nitorinaa imudarasi aabo ati iduroṣinṣin cyclic ti cathode. Awọn wiwọn itankalẹ atẹgun pẹlu APS ati orisun ina to ti ni ilọsiwaju ni Ẹka Agbara ti AMẸRIKA Lawrence Berkeley Laboratory National jẹrisi ipari yii.
"Nisisiyi a ni awọn itọnisọna ti awọn olupese batiri le lo lati ṣe awọn ohun elo cathode ti ko ni awọn aala ati ṣiṣẹ ni titẹ giga," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus sọ. 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。”"Awọn itọnisọna yẹ ki o lo si awọn ohun elo cathode yatọ si NMC."
Nkan kan nipa iwadi yii han ninu iwe iroyin Nature Energy. Ni afikun si Xu, Amin, Liu ati Chang, awọn onkọwe Argonne jẹ 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, ati Zonghai Chen. Awọn onimo ijinlẹ sayensi lati Lawrence Berkeley National Laboratory (Wanli Yang, Qingtian Li, ati Zengqing Zhuo), University of Xiamen (Jing-Jing Fan, Ling Huang ati Shi-Gang Sun) ati Tsinghua University (Dongsheng Ren, Xuning Feng ati Mingao Ouyang).
Nipa Ile-iṣẹ Argonne fun Awọn ohun elo Nanomaterials Ile-iṣẹ fun Awọn ohun elo Nanomaterials, ọkan ninu awọn ile-iṣẹ iwadii nanotechnology Ẹka Agbara AMẸRIKA marun, jẹ ile-iṣẹ olumulo orilẹ-ede akọkọ fun iwadii nanoscale interdisciplinary ni atilẹyin nipasẹ Ọfiisi ti Imọ-ẹrọ ti AMẸRIKA. Papọ, awọn NSRC ṣe agbekalẹ akojọpọ awọn ohun elo ibaramu ti o pese awọn oniwadi pẹlu awọn agbara-ti-ti-aworan fun iṣelọpọ, sisẹ, sisọ, ati awoṣe awọn ohun elo nanoscale ati ṣe aṣoju idoko-owo amayederun ti o tobi julọ labẹ Initiative Nanotechnology National. NSRC naa wa ni Ẹka AMẸRIKA ti Awọn ile-iṣẹ ti Orilẹ-ede Agbara ni Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, ati Los Alamos. Fun alaye diẹ sii nipa NSRC DOE, ṣabẹwo https://science​.osti.gov/​Us​er​-F​acilit​​​​​​​s​/ Us er-Fo cil it ie s - ni-ni wiwo.
Ẹka AMẸRIKA ti Agbara ti Ilọsiwaju Orisun Photon (APS) ni Argonne National Laboratory jẹ ọkan ninu awọn orisun X-ray ti o munadoko julọ ni agbaye. APS n pese awọn egungun X-kikan-giga si agbegbe iwadii oniruuru ni imọ-jinlẹ ohun elo, kemistri, fisiksi ọrọ di di, igbesi aye ati awọn imọ-jinlẹ ayika, ati iwadii ti a lo. Awọn egungun X wọnyi jẹ apẹrẹ fun kikọ awọn ohun elo ati awọn ẹya ti ibi, pinpin awọn eroja, kemikali, magnetic ati awọn ipinlẹ itanna, ati awọn eto imọ-ẹrọ pataki ti gbogbo iru, lati awọn batiri si awọn nozzles injector, eyiti o ṣe pataki si eto-ọrọ orilẹ-ede wa, imọ-ẹrọ. . ati ara Ipilẹ ti ilera. Ni ọdun kọọkan, diẹ sii ju awọn oniwadi 5,000 lo APS lati ṣe atẹjade diẹ sii ju awọn atẹjade 2,000 ti n ṣalaye awọn awari pataki ati yanju awọn ẹya amuaradagba ti ibi pataki diẹ sii ju awọn olumulo ti ile-iṣẹ iwadii X-ray miiran. Awọn onimọ-jinlẹ APS ati awọn onimọ-ẹrọ n ṣe imuse awọn imọ-ẹrọ imotuntun ti o jẹ ipilẹ fun imudara iṣẹ ṣiṣe ti awọn iyara ati awọn orisun ina. Eyi pẹlu awọn ẹrọ igbewọle ti o ṣe agbejade awọn ina X-ray ti o ni idiyele nipasẹ awọn oniwadi, awọn lẹnsi ti o dojukọ awọn ina-X-ray si awọn nanometer diẹ, awọn ohun elo ti o pọ si ọna ti awọn egungun X-ray ṣe nlo pẹlu apẹẹrẹ ti o wa labẹ ikẹkọ, ati ikojọpọ ati iṣakoso awọn iwadii APS Iwadi n pese awọn iwọn data nla.
Iwadi yii lo awọn orisun lati Orisun Photon To ti ni ilọsiwaju, Ẹka AMẸRIKA ti Ile-iṣẹ Agbara ti Ile-iṣẹ Olumulo Imọ-jinlẹ ti o ṣiṣẹ nipasẹ Argonne National Laboratory fun Ẹka Ile-iṣẹ Agbara ti Imọ-jinlẹ AMẸRIKA labẹ nọmba adehun DE-AC02-06CH11357.
Ile-iwosan ti Orilẹ-ede Argonne n tiraka lati yanju awọn iṣoro titẹ ti imọ-jinlẹ inu ati imọ-ẹrọ. Gẹgẹbi ile-iyẹwu orilẹ-ede akọkọ ni Amẹrika, Argonne n ṣe ipilẹ gige-eti ati iwadi ti a lo ni o fẹrẹ to gbogbo ibawi imọ-jinlẹ. Awọn oniwadi Argonne ṣiṣẹ ni pẹkipẹki pẹlu awọn oniwadi lati awọn ọgọọgọrun ti awọn ile-iṣẹ, awọn ile-ẹkọ giga, ati Federal, ipinlẹ, ati awọn ile-iṣẹ idalẹnu ilu lati ṣe iranlọwọ fun wọn lati yanju awọn iṣoro kan pato, ni ilọsiwaju idari imọ-jinlẹ AMẸRIKA, ati mura orilẹ-ede naa fun ọjọ iwaju to dara julọ. Argonne gba awọn oṣiṣẹ lati awọn orilẹ-ede to ju 60 lọ ati pe o ṣiṣẹ nipasẹ UChicago Argonne, LLC ti Ẹka Ile-iṣẹ Agbara ti AMẸRIKA ti Imọ.
Ọfiisi Imọ-jinlẹ ti Ẹka Agbara AMẸRIKA jẹ oluranlọwọ ti orilẹ-ede ti o tobi julọ ti iwadii ipilẹ ni awọn imọ-jinlẹ ti ara, ti n ṣiṣẹ lati koju diẹ ninu awọn ọran titẹ julọ ti akoko wa. Fun alaye diẹ sii, ṣabẹwo https://energy​.gov/scienceience.