Cilmi-baarayaal ka tirsan Shaybaarka Qaranka ee Argonne ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka (DOE) ayaa taariikh dheer u leh daahfurka hormuudka ka ah baytariyada lithium-ion. Natiijooyinkan badankood waxaa loogu talagalay katoodka baytariga, oo loo yaqaan NMC, nikkel manganese iyo cobalt oxide. Baytari leh katoodkani hadda wuxuu awood siiyaa Chevrolet Bolt.
Cilmi-baarayaasha Argonne waxay gaareen horumar kale oo ku saabsan cathodes-ka NMC. Qaab-dhismeedka cusub ee yar ee kooxda ee walxaha cathode-ka ayaa ka dhigi kara baytariga mid waara oo ammaan ah, awood u leh inuu ku shaqeeyo danab aad u sarreeya isla markaana uu bixiyo masaafooyin safar oo dheer.
"Hadda waxaan haysannaa hagitaan ay soo saarayaasha baytarigu u isticmaali karaan inay ku sameeyaan agabyo katode ah oo cadaadis sare leh, oo aan xuduud lahayn," Khalil Amin, oo ah Argonne Fellow Emeritus.
"Katoodhada NMC ee jira waxay caqabad weyn ku yihiin shaqada danab sare," ayuu yiri kaaliyaha kiimikada Guiliang Xu. Iyadoo la adeegsanayo wareegga dallacaadda, waxqabadka si dhakhso ah ayuu hoos ugu dhacaa sababtoo ah sameynta dildilaacyada ku jira walxaha katooliga. Tobannaan sano, cilmi-baarayaasha baytariyada waxay raadinayeen siyaabo lagu hagaajiyo dildilaacyadan.
Hal hab ayaa hore loo isticmaali jiray walxo yaryar oo wareegsan oo ka kooban walxo badan oo aad u yar yar. Walxaha waaweyn ee wareegsan waa polycrystalline, oo leh qaybo kristal ah oo jihooyin kala duwan leh. Natiijo ahaan, waxay leeyihiin waxa saynisyahannadu ugu yeeraan xuduudaha hadhuudhka ee u dhexeeya walxaha, taas oo sababi karta in baytarigu dillaaco inta lagu jiro wareegga. Si looga hortago tan, Xu iyo asxaabtiisa Argonne waxay hore u sameeyeen dahaar polymer ah oo ilaalinaya oo ku wareegsan walxo kasta. Dahaarkani wuxuu ku wareegsan yahay walxo waaweyn oo wareegsan iyo walxo yaryar oo gudaha ku jira.
Si kale oo looga fogaan karo noocan oo kale ah dildilaaca waa in la isticmaalo walxo keli ah oo kiristaal ah. Mikroskoobka elektaroonigga ah ee walxahan ayaa muujiyay inaysan lahayn xuduudo.
Dhibaatada kooxda haysatay waxay ahayd in katoodhyada laga sameeyay polycrystals-ka dahaarka leh iyo kiristaalo keli ah ay wali dildilaacayaan inta lagu jiro baaskiil wadista. Sidaa darteed, waxay sameeyeen falanqayn ballaaran oo ku saabsan agabkan katoodhyada ee Source Photon (APS) iyo Xarunta Nanomaterials (CNM) ee Xarunta Sayniska Argonne ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka.
Falanqayn kala duwan oo raajo ah ayaa lagu sameeyay shan gacmood oo APS ah (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C iyo 34-ID-E). Waxaa soo baxday in waxa saynisyahannadu u maleeyeen inay tahay hal kiristaal, sida lagu muujiyay mikroskoobka elektaroonigga iyo raajada X-ray, ay dhab ahaantii lahaayeen xuduud gudaha ah. Baaritaanka iyo gudbinta mikroskoobka elektaroonigga ah ee CNMs ayaa xaqiijiyay gunaanadkan.
"Markii aan eegno qaab-dhismeedka dusha sare ee walxahan, waxay u ekaayeen kiristaalo keli ah," ayuu yiri fiisigisyahan Wenjun Liu. 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。"Si kastaba ha ahaatee, markii aan isticmaalnay farsamo la yiraahdo synchrotron X-ray diffraction microscopy iyo farsamooyin kale oo APS ah, waxaan ogaanay in xuduuduhu ay gudaha ku qarsoon yihiin."
Waxaa muhiim ah in kooxdu ay samaysay hab lagu soo saaro kiristaalo keli ah oo aan lahayn xuduudo. Tijaabinta unugyada yaryar ee leh katoodka hal-kiristaalka ah ee danab aad u sarreeya ayaa muujisay koror 25% ah oo ku yimid kaydinta tamarta mugga halbeeg kasta iyada oo aan wax khasaare ah ka soo gaarin waxqabadka 100 wareeg oo tijaabo ah. Taas bedelkeeda, katoodka NMC oo ka kooban kiristaalo keli ah oo badan ama polycrystals dahaaran ayaa muujiyay hoos u dhac ku yimid awoodda 60% ilaa 88% isla cimrigaas.
Xisaabinta miisaanka atomiga waxay muujinaysaa habka loo yareeyo awoodda cathode. Sida laga soo xigtay Maria Chang, oo ah cilmi-baare ku takhasusay cilmiga nanoscientist-ka ee CNM, xuduudaha ayaa u badan inay lumiyaan atamka oksijiinta marka baytarigu ku dallaco marka loo eego meelaha ka fog. Lumitaanka oksijiintan waxay horseeddaa burbur ku yimaada wareegga unugyada.
"Xisaabinteennu waxay muujinaysaa sida xuduuddu u horseedi karto in oksijiin lagu sii daayo cadaadis sare, taasoo horseedi karta hoos u dhac ku yimaada waxqabadka," ayuu yiri Chan.
Ka saarista xuduudda waxay ka hortagtaa isbeddelka oksijiinta, taasoo hagaajinaysa badbaadada iyo xasilloonida wareegga ee katooliga. Cabbiraadaha isbeddelka oksijiinta ee APS iyo ilo iftiin oo horumarsan oo ka socda Shaybaarka Qaranka ee Lawrence Berkeley ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka ayaa xaqiijinaya gunaanadkan.
"Hadda waxaan haynaa tilmaamo ay soo saarayaasha baytarigu u isticmaali karaan inay ku sameeyaan walxaha katooliga ah ee aan lahayn xuduudo oo ay ku shaqeeyaan cadaadis sare," ayuu yiri Khalil Amin, oo ah Argonne Fellow Emeritus. 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。”"Tilmaamaha waa inay khuseeyaan walxaha katooliga ah ee aan ahayn NMC."
Maqaal ku saabsan daraasaddan ayaa ka soo muuqday joornaalka Nature Energy. Marka laga soo tago Xu, Amin, Liu iyo Chang, qorayaasha Argonne waa 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. Saynisyahano ka socda Shaybaadhka Qaranka ee Lawrence Berkeley (Wanli Yang, Qingtian Li, iyo Zengqing Zhuo), Jaamacadda Xiamen (Jing-Jing Fan, Ling Huang iyo Shi-Gang Sun) iyo Jaamacadda Tsinghua (Dongsheng Ren, Xuning Feng iyo Mingao Ouyang).
Ku saabsan Xarunta Argonne ee Nanomaterials Xarunta Nanomaterials, oo ka mid ah shan xarumood oo cilmi-baaris nanotechnology ah oo ka tirsan Waaxda Tamarta ee Mareykanka, waa hay'adda ugu horreysa ee isticmaalayaasha qaranka ee cilmi-baarista nanoscale-ga ee isku-dhafan oo ay taageerto Xafiiska Sayniska ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka. Wadajir ahaan, NSRCs waxay sameeyaan qalab dhammaystiran oo siiya cilmi-baarayaasha awoodo casri ah oo ay ku farsameeyaan, ku farsameeyaan, ku sifeeyaan, ku qaabeeyaan agabka nanoscale-ga waxayna matalaan maalgashiga kaabayaasha ugu weyn ee hoos yimaada Hindisaha Qaranka ee Nanotechnology. NSRC waxay ku taal Waaxda Tamarta Shaybaarrada Qaranka ee Mareykanka ee Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, iyo Los Alamos. Wixii macluumaad dheeraad ah ee ku saabsan NSRC DOE, booqo https://science​.osti​.gov/User​-Facilit​​ies​​/ Users​ er​-Facilit​​ies​​-at​-a​Glance.
Isha Sawirka Sare ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka (APS) ee Shaybaarka Qaranka ee Argonne waa mid ka mid ah ilaha raajada X-ray ee ugu wax soo saarka badan adduunka. APS waxay siisaa raajo X-ray ah oo xooggan bulsho cilmi-baaris oo kala duwan oo ku saabsan sayniska agabka, kiimikada, fiisigiska walxaha la isku daray, cilmiga nolosha iyo deegaanka, iyo cilmi-baarista la dabaqay. Raajooyinkan X-ray waxay ku habboon yihiin barashada agabka iyo qaab-dhismeedka bayoolojiga, qaybinta walxaha, xaaladaha kiimikada, magnetic iyo elektaroonigga, iyo nidaamyada injineernimada ee muhiimka ah ee farsamo ahaan nooc kasta, laga bilaabo baytariyada ilaa af-xidhka shidaalka, kuwaas oo muhiim u ah dhaqaalaha qarankeena, tignoolajiyada. iyo jirka Saldhigga caafimaadka. Sannad kasta, in ka badan 5,000 oo cilmi-baare ayaa adeegsada APS si ay u daabacaan in ka badan 2,000 oo daabacaad oo faahfaahinaya daahfurka muhiimka ah iyo xallinta qaab-dhismeedka borotiinka bayoolojiga ee muhiimka ah marka loo eego isticmaalayaasha xarun kasta oo kale oo cilmi-baaris X-ray ah. Saynisyahannada iyo injineerada APS waxay hirgelinayaan teknoolojiyad cusub oo saldhig u ah hagaajinta waxqabadka dardar-geliyeyaasha iyo ilaha iftiinka. Tan waxaa ka mid ah aaladaha wax lagu geliyo ee soo saara raajooyin aad u dhalaalaya oo ay qiimeeyaan cilmi-baarayaashu, muraayadaha diiradda saara raajooyin ilaa dhowr nanometer, qalabka ugu sarreeya habka raajooyinku ula falgalaan muunadda la daraaseynayo, iyo ururinta iyo maaraynta daahfurka APS Research waxay soo saartaa tiro badan oo xog ah.
Daraasaddani waxay adeegsatay agab laga helay Advanced Photon Source, oo ah Xarunta Isticmaalaha ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka oo ay maamusho Argonne National Laboratory oo loogu talagalay Waaxda Tamarta ee Mareykanka Xafiiska Sayniska iyadoo la raacayo lambarka qandaraaska DE-AC02-06CH11357.
Shaybaarka Qaranka ee Argonne wuxuu ku dadaalaa inuu xalliyo dhibaatooyinka degdegga ah ee sayniska iyo tignoolajiyada gudaha. Iyada oo ah shaybaarkii ugu horreeyay ee qaran ee Mareykanka, Argonne waxay samaysaa cilmi-baaris aasaasi ah oo heer sare ah oo ku saabsan dhammaan cilmiga sayniska. Cilmi-baarayaasha Argonne waxay si dhow ula shaqeeyaan cilmi-baarayaal ka socda boqolaal shirkadood, jaamacado, iyo hay'ado federaal, gobol, iyo kuwa degmo si ay uga caawiyaan xallinta dhibaatooyinka gaarka ah, horumarinta hoggaanka sayniska ee Mareykanka, iyo u diyaarinta qaranka mustaqbal wanaagsan. Argonne waxay shaqaaleysiisaa shaqaale ka kala socda in ka badan 60 waddan waxaana maamula UChicago Argonne, LLC oo ka tirsan Xafiiska Sayniska ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka.
Xafiiska Sayniska ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka waa hay'adda ugu weyn ee taageerta cilmi-baarista aasaasiga ah ee cilmiga fiisikiska, iyadoo ka shaqeyneysa sidii wax looga qaban lahaa qaar ka mid ah arrimaha ugu daran ee waqtigeenna. Wixii macluumaad dheeraad ah, booqo https://energy​.gov/​science​ience.