Àwọn olùwádìí ní Ilé-iṣẹ́ Agbára ti Argonne National Laboratory ti Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà (DOE) ti ní ìtàn pípẹ́ nípa àwọn àwárí àkọ́kọ́ nínú ẹ̀ka àwọn bátírì lithium-ion. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ nínú àwọn àbájáde wọ̀nyí wà fún kátódì bátírì, tí a ń pè ní NMC, nickel manganese àti cobalt oxide. Bátírì tí ó ní kátódì yìí ń fún Chevrolet Bolt lágbára báyìí.
Àwọn olùwádìí Argonne ti ṣe àṣeyọrí tuntun nínú àwọn cathodes NMC. Ìṣètò kékeré cathode tuntun tí ẹgbẹ́ náà ṣe lè mú kí bátírì náà pẹ́ tó, kí ó sì ní ààbò, kí ó lè ṣiṣẹ́ ní voltage gíga gan-an, kí ó sì fúnni ní àwọn ibi ìrìn àjò gígùn.
“A ní ìtọ́sọ́nà báyìí tí àwọn olùṣe bátírì lè lò láti ṣe àwọn ohun èlò katódì tí kò ní ààlà tí ó ní ìfúnpá gíga,” Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
“Àwọn katódì NMC tó wà tẹ́lẹ̀ jẹ́ ìdènà pàtàkì fún iṣẹ́ fólítì gíga,” ni olùrànlọ́wọ́ onímọ̀ sáyẹ́ǹsì Guiliang Xu sọ. Pẹ̀lú bí a ṣe ń lo agbára láti tú jáde, iṣẹ́ rẹ̀ máa ń dínkù kíákíá nítorí pé àwọn ìfọ́ tó wà nínú àwọn èròjà katódì náà ń wáyé. Fún ọ̀pọ̀ ọdún, àwọn olùwádìí bátírì ti ń wá ọ̀nà láti tún àwọn ìfọ́ wọ̀nyí ṣe.
Ọ̀nà kan nígbà kan rí lo àwọn èròjà oníyípo kéékèèké tí a fi ọ̀pọ̀lọpọ̀ èròjà kéékèèké ṣe. Àwọn èròjà oníyípo ńlá jẹ́ polycrystalline, pẹ̀lú àwọn agbègbè kristali tí ó ní onírúurú ìtọ́sọ́nà. Nítorí náà, wọ́n ní ohun tí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ń pè ní ààlà ọkà láàárín àwọn èròjà, èyí tí ó lè fa kí bátírì náà fọ́ nígbà tí a bá ń yípo. Láti dènà èyí, àwọn ẹlẹgbẹ́ Xu àti Argonne ti ṣe àgbékalẹ̀ ìbòrí polymer ààbò ní àyíká èròjà kọ̀ọ̀kan tẹ́lẹ̀. Ìbòrí yìí yí àwọn èròjà oníyípo ńlá àti àwọn èròjà kéékèèké nínú wọn ká.
Ọ̀nà mìíràn láti yẹra fún irú ìfọ́ yìí ni láti lo àwọn èròjà kirisita kan ṣoṣo. Ìwádìí electron microscopy ti àwọn èròjà wọ̀nyí fihàn pé wọn kò ní ààlà.
Iṣoro fun ẹgbẹ naa ni pe awọn katode ti a ṣe lati inu awọn polycrystals ti a fi bo ati awọn kirisita kanṣoṣo si tun n ya nigba gigun kẹkẹ. Nitorinaa, wọn ṣe itupalẹ gbooro ti awọn ohun elo katode wọnyi ni Advanced Photon Source (APS) ati Center for Nanomaterials (CNM) ni Ile-iṣẹ Imọ-jinlẹ Argonne ti Ẹka Agbara ti AMẸRIKA.
A ṣe onírúurú àyẹ̀wò x-ray lórí apá APS márùn-ún (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C àti 34-ID-E). Ó hàn gbangba pé ohun tí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì rò pé ó jẹ́ kristali kan ṣoṣo, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fi hàn nípasẹ̀ electron àti X-ray microscopy, ní ààlà nínú. Ṣíṣàyẹ̀wò àti ìfiranṣẹ́ electron microscopy ti CNMs jẹ́rìí sí ìparí èrò yìí.
“Nígbà tí a wo ìrísí ojú ilẹ̀ àwọn èròjà wọ̀nyí, wọ́n dàbí àwọn kirisita kan ṣoṣo,” ni onímọ̀ nípa fisiksi Wenjun Liu sọ. â�<“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。” â� <“但是 ， 当 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 x 射线发现 边界 隐藏 在。“Ṣùgbọ́n, nígbà tí a lo ọ̀nà kan tí a ń pè ní synchrotron X-ray diffraction microscopy àti àwọn ọ̀nà míràn ní APS, a rí i pé àwọn ààlà náà fara pamọ́ sínú.”
Ni pataki, ẹgbẹ naa ti ṣe agbekalẹ ọna kan lati ṣe awọn kirisita kan laisi awọn aala. Idanwo awọn sẹẹli kekere pẹlu katode kirisita kan yii ni awọn foliteji giga pupọ fihan ilosoke 25% ninu ibi ipamọ agbara fun iwọn didun ẹyọkan pẹlu fere ko si pipadanu ninu iṣẹ lori awọn iyipo idanwo 100. Ni idakeji, awọn katode NMC ti a ṣe ti awọn kirisita kanṣoṣo tabi awọn polycrystals ti a bo fihan idinku agbara ti 60% si 88% ni gbogbo igbesi aye kanna.
Àwọn ìṣirò ìwọ̀n átọ́míìkì fi ọ̀nà tí a fi ń dín agbára kátódì kù hàn. Gẹ́gẹ́ bí Maria Chang, onímọ̀ nípa nanoscientist ní CNM, ó ṣeé ṣe kí àwọn ààlà pàdánù àwọn átọ́mù atẹ́gùn nígbà tí a bá gba agbára bátírì ju àwọn agbègbè tí ó jìnnà sí wọn lọ. Pípàdánù atẹ́gùn yìí máa ń yọrí sí ìbàjẹ́ ti ìyípo sẹ́ẹ̀lì.
“Ìṣirò wa fi hàn bí ààlà náà ṣe lè mú kí atẹ́gùn tú jáde nígbà tí a bá ń wọ́ ara rẹ̀ sókè, èyí tí ó lè mú kí iṣẹ́ rẹ̀ dínkù,” Chan sọ.
Píparẹ́ ààlà náà ń dènà ìdàgbàsókè atẹ́gùn, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń mú ààbò àti ìdúróṣinṣin onípele ti kathode sunwọ̀n síi. Àwọn ìwọ̀n ìdàgbàsókè atẹ́gùn pẹ̀lú APS àti orísun ìmọ́lẹ̀ tó ti ní ìlọsíwájú ní Ilé-iṣẹ́ Agbára ti Lawrence Berkeley ti Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà fìdí rẹ̀ múlẹ̀.
“Ní báyìí a ní àwọn ìlànà tí àwọn olùṣe bátírì lè lò láti ṣe àwọn ohun èlò katódì tí kò ní ààlà tí wọ́n sì ń ṣiṣẹ́ ní ìfúnpá gíga,” 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。”“Àwọn ìlànà gbọ́dọ̀ kan àwọn ohun èlò katode mìíràn yàtọ̀ sí 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, Zoighan Chen, Tao Zhou, ati Tao Zhou. 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).
Nípa Argonne Center for Nanomaterials Center for Nanomaterials, ọ̀kan lára ​​àwọn márùn-ún ti US Department of Energy research nanotechnology, ni ilé-iṣẹ́ olùlò orílẹ̀-èdè pàtàkì fún ìwádìí nanoscale onímọ̀-ẹ̀rọ tí Ọ́fíìsì Ìmọ̀-ẹ̀rọ ti US Department of Energy ṣe àtìlẹ́yìn fún. Papọ̀, NSRCs para pọ̀ di àwọn ohun èlò afikún tí ó fún àwọn olùwádìí ní agbára ìṣẹ̀dá, ṣíṣe, ṣíṣe àfihàn, àti ṣíṣe àwòṣe àwọn ohun èlò nanoscale, wọ́n sì dúró fún ìdókòwò ètò-ẹ̀rọ tó tóbi jùlọ lábẹ́ National Nanotechnology Initiative. NSRC wà ní US Department of Energy National Laboratories ní Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, àti Los Alamos. Fún ìwífún síi nípa NSRC DOE, ṣèbẹ̀wò sí https://science​.osti​.gov/User​-Facili​lit​ies​s​/ ​Us​ er​-Facili​i​i​i​-at​-a​Glance.
Orísun Photon Advanced ti Ẹ̀ka Agbára Amẹ́ríkà (APS) ní Argonne National Laboratory jẹ́ ọ̀kan lára ​​àwọn orísun X-ray tó ń múná dóko jùlọ ní àgbáyé. APS ń pèsè X-ray tó lágbára púpọ̀ fún àwùjọ onímọ̀ nípa ohun èlò, kẹ́mísírì, fisiksi ohun èlò tó ní ìṣọ̀kan, ìmọ̀ nípa ìgbésí ayé àti àyíká, àti ìwádìí tó ṣeé lò. Àwọn X-ray wọ̀nyí dára fún kíkẹ́kọ̀ọ́ àwọn ohun èlò àti àwọn ètò ẹ̀dá alààyè, pínpín àwọn èròjà, kẹ́míkà, magnetic àti electronic states, àti àwọn ètò ìmọ̀ ẹ̀rọ tó ṣe pàtàkì ní ti ìmọ̀ ẹ̀rọ gbogbo onírúurú, láti bátìrì sí àwọn nozzles injector epo, èyí tó ṣe pàtàkì fún ọrọ̀ ajé orílẹ̀-èdè wa, ìmọ̀ ẹ̀rọ àti ara. Ìpìlẹ̀ ìlera. Lọ́dọọdún, àwọn olùwádìí tó lé ní 5,000 ló ń lo APS láti tẹ̀jáde àwọn ìwé tó lé ní 2,000 jáde tó ṣe àlàyé àwọn àwárí pàtàkì àti yíyanjú àwọn ètò amuaradagba ẹ̀dá alààyè tó ṣe pàtàkì ju àwọn olùlò ilé ìwádìí X-ray mìíràn lọ. Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì àti onímọ̀ ẹ̀rọ APS ń ṣe àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ tuntun tó jẹ́ ìpìlẹ̀ fún mímú iṣẹ́ àwọn accelerators àti àwọn orísun ìmọ́lẹ̀ sunwọ̀n sí i. Èyí ní àwọn ẹ̀rọ ìtẹ̀wọlé tí wọ́n ń ṣe àwọn X-ray dídán tí àwọn olùwádìí kà sí pàtàkì, àwọn lẹ́ńsì tí ó ń darí àwọn X-ray sí ìwọ̀n nanometer díẹ̀, àwọn ohun èlò tí ó ń mú kí àwọn X-ray bá àpẹẹrẹ tí a ń kẹ́kọ̀ọ́ mu pọ̀ sí i, àti gbígbà àti ìṣàkóso àwọn àwárí APS Research ń mú kí àwọn ìpele dátà pọ̀ sí i.
Ìwádìí yìí lo àwọn ohun èlò láti Advanced Photon Source, Ilé-iṣẹ́ Olùlò Ẹ̀ka Agbára ti Amẹ́ríkà tí Argonne National Laboratory ń ṣiṣẹ́ fún Ẹ̀ka Agbára ti Amẹ́ríkà lábẹ́ àdéhùn nọ́mbà DE-AC02-06CH11357.
Ilé ìwádìí Argonne National Laboratory ń gbìyànjú láti yanjú àwọn ìṣòro tó le koko ti ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì àti ìmọ̀ ẹ̀rọ ilẹ̀. Gẹ́gẹ́ bí ilé ìwádìí orílẹ̀-èdè àkọ́kọ́ ní Amẹ́ríkà, Argonne ń ṣe ìwádìí tó gbòòrò àti èyí tó ṣeé lò ní gbogbo ẹ̀ka ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì. Àwọn olùwádìí Argonne ń ṣiṣẹ́ pẹ̀lú àwọn olùwádìí láti ọgọ́rọ̀ọ̀rún ilé-iṣẹ́, àwọn yunifásítì, àti àwọn ilé iṣẹ́ ìjọba àpapọ̀, ìpínlẹ̀, àti ti ìlú láti ràn wọ́n lọ́wọ́ láti yanjú àwọn ìṣòro pàtó, láti mú kí àwọn aṣáájú ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì Amẹ́ríkà tẹ̀síwájú, àti láti múra orílẹ̀-èdè náà sílẹ̀ fún ọjọ́ iwájú tó dára jù. Argonne ń gba àwọn òṣìṣẹ́ láti orílẹ̀-èdè tó lé ní ọgọ́ta, UChicago Argonne, LLC ti Ilé-iṣẹ́ Ìmọ̀ Sáyẹ́ǹsì ti Ẹ̀ka Agbára Amẹ́ríkà sì ń ṣiṣẹ́ rẹ̀.
Ọ́fíìsì Ìmọ̀ Sáyẹ́ǹsì ti Ẹ̀ka Agbára Amẹ́ríkà ni olùgbékalẹ̀ tó tóbi jùlọ ní orílẹ̀-èdè náà fún ìwádìí ìpìlẹ̀ nínú ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì nípa ara, ó ń ṣiṣẹ́ láti yanjú àwọn ọ̀ràn tó ṣe pàtàkì jùlọ ní àkókò wa. Fún ìwífún síi, ṣẹ̀wò https://energy.gov/science​ience.