Cilmi-baarayaasha Waaxda Tamarta ee Maraykanka (DOE) Argonne National Laboratory waxay leeyihiin taariikh dheer oo horudhac ah oo daahfuran oo ku saabsan baytariyada lithium-ion. Qaar badan oo ka mid ah natiijooyinkan ayaa loogu talagalay cathode batteriga, oo loo yaqaan NMC, manganese nikkel iyo kobalt oxide. Battery leh cathode-kan hadda wuxuu awood u leeyahay Chevrolet Bolt.
Cilmi-baarayaasha Argonne waxay ku guuleysteen horumar kale oo NMC cathodes. Kooxda cusub ee qaab dhismeedka qayb yar ee cathode ayaa ka dhigi kara batteriga mid sii waara oo badbaado leh, awood u leh inuu ku shaqeeyo koronto aad u sarreeya wuxuuna bixiyaa kala duwanaansho safar dheer.
"Hadda waxaan haynaa tilmaamo ay soosaarayaasha baytariyadu u isticmaali karaan inay sameeyaan cadaadis sare, qalabka cathode aan xuduud lahayn," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
"Cathodes NMC ee jira waxay soo bandhigaan caqabad weyn oo ku saabsan shaqada tamarta sare," ayuu yiri kaaliyaha farmasiga Guiliang Xu. Baaskiilka lacag-qaadista, waxqabadka ayaa si degdeg ah hoos ugu dhacaya sababtoo ah samaynta dildilaaca qaybaha cathode. Tobannaan sano, cilmi-baarayaasha baytariyadu waxay raadinayeen habab lagu dayactiro dildilaacaas.
Hal hab waagii hore waxa la isticmaali jiray qaybo yaryar oo wareegsan oo ka kooban qaybo aad u yaryar. Qaybaha wareegsan ee waaweyni waa polycrystalline, oo leh qaybo crystalline ah oo jihooyin kala duwan leh. Natiijo ahaan, waxay leeyihiin waxa ay saynisyahannadu ugu yeeraan xuduudaha u dhexeeya qaybaha, taas oo keeni karta in baytarigu dillaaco inta lagu jiro wareegga. Si taas looga hortago, Xu iyo Argonne asxaabtiisu waxay hore u soo saareen dahaar ilaalin ah oo ku wareegsan qayb kasta. Dahaarkani wuxuu ku wareegsan yahay qaybo wareegsan oo waaweyn iyo qaybo yaryar oo ku dhex jira.
Siyaabo kale oo looga fogaado dildilaaca noocan oo kale ah waa in la isticmaalo qurub crystals ah. Mikroskoobyada korantada ee walxahan ayaa muujiyay in aanay lahayn wax xuduud ah.
Dhibaatada kooxda ayaa ahayd in cathodes laga sameeyay polycrystals dahaarka leh iyo kiristaalo keli ah oo wali dillaacay inta lagu jiro baaskiil wadida. Sidaa darteed, waxay falanqeyn ballaaran ku sameeyeen agabkan cathode-ka ee Advanced Photon Source (APS) iyo Xarunta Nanomaterials (CNM) ee Xarunta Sayniska Argonne ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka.
Falanqaynta raajada kala duwan 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 saynisyahannadu ay u maleeyeen in uu yahay hal crystal, sida lagu muujiyey microscopy elektarooniga ah iyo raajada, dhab ahaantii waxay leedahay xuduud gudaha ah. Baadhitaanka iyo gudbinta mikroskoobyada elektarooniga ah ee CNMs ayaa xaqiijiyay gunaanadkan.
"Markii aan eegno qaab-dhismeedka dusha sare ee qaybahan, waxay u ekaayeen kiristaalo keli ah," ayuu yiri physicist Wenjun Liu. 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."Si kastaba ha ahaatee, markii aan isticmaalnay farsamo la yiraahdo synchrotron X-ray diffraction microscopy iyo farsamooyinka kale ee APS, waxaan ogaanay in xuduudaha ay ku qarsoon yihiin gudaha."
Muhiimad ahaan, kooxdu waxay soo saartay hab lagu soo saaro kiristaalo keli ah oo aan xuduud lahayn. Tijaabinta unugyada yaryar ee leh cathode-ka-crystal-ka ah ee tamarta aadka u sarreeya waxay muujisay 25% korodhka kaydinta tamarta mugga cutubkii iyada oo aan haba yaraatee wax khasaare ahi ka soo bixin waxqabadka in ka badan 100 wareegyada tijaabada ah. Taas bedelkeeda, NMC cathodes oo ka kooban muraayado isku dhafan oo badan ama polycrystals dahaarka leh ayaa muujiyay hoos u dhaca awoodda 60% ilaa 88% isla nolosha.
Xisaabinta miisaanka atomigu waxay daaha ka qaadaysaa habka dhimista awoodda cathode. Sida laga soo xigtay Maria Chang, nanoscientist at CNM, xuduuduhu waxay u badan tahay inay lumiyaan atamka ogsijiinta marka bateriga la dallaco marka loo eego meelaha ka fog iyaga. Luminta Ogsajiinta waxay keentaa hoos u dhaca wareegga gacanta.
"Xisaabintayadu waxay muujinaysaa sida xadka u horseedi karo oksijiinta lagu sii daayo cadaadis sare, taas oo keeni karta hoos u dhac ku yimaada waxqabadka," ayuu yiri Chan.
Burburinta xadka waxay ka hortagtaa horumarka ogsijiinta, taas oo hagaajinaysa badbaadada iyo xasilloonida meertada ee cathode. Cabbiraadaha kobaca Ogsajiinta ee APS iyo il horumarsan oo ka tirsan Waaxda Tamarta ee Waaxda Tamarta ee Maraykanka Lawrence Berkeley Shaybaadhka Qaranka ayaa xaqiijinaya gunaanadkan.
"Hadda waxaan haynaa tilmaamo ay soosaarayaasha baytariyadu isticmaali karaan si ay u sameeyaan walxaha cathode ee aan lahayn xuduud waxayna ku shaqeeyaan cadaadis sare," ayuu yiri Khalil Amin, 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。”"Qodobka waa in lagu dabaqaa agabka cathode ee aan ahayn NMC."
Maqaal ku saabsan daraasaddan ayaa ka soo muuqday joornaalka Nature Energy. Marka lagu daro 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, Ming Du, iyo Zonghai Chen. 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 ah mid ka mid ah shanta xarumood ee Waaxda Tamarta ee Maraykanka ee nanotechnology, waa machad adeegsade heer qaran ee cilmi baadhista nanoscale dhex dhexaadinta ah oo ay taageerto Waaxda Tamarta ee Maraykanka Xafiiska Sayniska. Si wada jir ah, NSRC-yadu waxay samaysteen tas-hiilaad dhammaystiran oo siiya cilmi-baarayaasha awood-farshaxaneed oo loogu talagalay samaynta, habaynta, astaamaynta, iyo qaabaynta agabka nanoscale waxayna ka dhigan yihiin maalgashiga kaabayaasha ugu weyn ee hoos yimaada Hindisaha Nanotechnology ee Qaranka. NSRC waxay ku taal Waaxda Tamarta Qaranka Shaybaadhka Qaranka ee Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, iyo Los Alamos. Macluumaad dheeraad ah oo ku saabsan NSRC DOE, booqo https://science​.osti.gov/​Us​er​-F er-F akli it ie s -- marka-jaleeco.
Waaxda Tamarta ee Maraykanka ee Advanced Photon Source (APS) ee Argonne National Laboratory waa mid ka mid ah ilaha raajada ugu waxtarka badan adduunka. APS waxay siisaa raajo-xoog-sarreeya bulshada cilmi-baarista kala duwan ee sayniska agabka, kimisteriga, fiisigiska walxaha isku dhafan, nolosha iyo cilmiga deegaanka, iyo cilmi-baarista la dabaqay. Raajooyinkani waxay ku habboon yihiin barashada agabka iyo qaab-dhismeedka noolaha, qaybinta curiyeyaasha, kiimikaad, magnetic iyo gobolada elektarooniga ah, iyo nidaamyada injineernimada farsamo ahaan muhiim u ah dhammaan noocyada, laga bilaabo baytariyada ilaa nambarada la isku duro, kuwaas oo muhiim u ah dhaqaalaha qaranka, tignoolajiyada. . iyo jirka Saldhigga caafimaadka. Sannad kasta, in ka badan 5,000 oo cilmi-baarayaal ah ayaa isticmaala APS si ay u daabacaan in ka badan 2,000 oo daabacaadyo ah oo faahfaahinaya daah-furka muhiimka ah iyo xallinta qaababka borotiinka noolaha ee muhiimka ah marka loo eego isticmaalayaasha xarumaha kale ee cilmi-baarista X-ray. Saynis yahanada iyo injineerada APS waxay hirgalinayaan tignoolajiyada cusub ee saldhiga u ah wanaajinta waxqabadka dardargeliyayaasha iyo ilaha iftiinka. Tan waxaa ka mid ah aaladaha soo saara raajada aadka u iftiimaya ee ay qiimeeyaan cilmi-baarayaashu, muraayadaha diiradda saaraya raajo ilaa dhowr nanometer, aalado kor u qaada habka raajada ay ula falgalaan muunadda daraasadda lagu hayo, iyo ururinta iyo maaraynta daahfurka APS Cilmi-baaristu waxay soo saartaa xog aad u weyn.
Daraasadani waxa ay ka faa’iidaysatay agabka Photon Source, Waaxda Tamarta ee Xafiiska Adeegsiga Sayniska ee Xarunta Adeegsiga Sayniska ee ay maamusho Argonne Shaybaadhka Qaranka ee Waaxda Tamarta ee Xafiiska Sayniska ee hoos timaada heshiiska lambarka DE-AC02-06CH11357.
Shaybaadhka Qaranka ee Argonne wuxuu ku dadaalayaa inuu xalliyo dhibaatooyinka adag ee sayniska iyo tignoolajiyada gudaha. Sida shaybaadhka qaran ee ugu horreeya ee Maraykanka, Argonne wuxuu sameeyaa cilmi-baaris asaasi ah oo la dabaqay oo ku saabsan edbin kasta oo saynis ah. Cilmi-baarayaasha Argonne waxay si dhow ula shaqeeyaan cilmi-baarayaal ka socda boqollaal shirkadood, jaamacado, iyo hay'adaha federaalka, gobolka, iyo degmada si ay uga caawiyaan xalinta dhibaatooyinka gaarka ah, horumarinta hoggaanka sayniska ee Maraykanka, iyo u diyaarinta qaranka mustaqbal wanaagsan. Argonne waxa ay shaqaaleysiisaa shaqaale ka kala socda 60 wadan waxaana maamula UChicago Argonne, LLC ee Xafiiska Sayniska ee Waaxda Tamarta ee Maraykanka.
Xafiiska Sayniska ee Waaxda Tamarta ee Mareykanka waa taageeraha ugu weyn ee qaranka ee cilmi baarista aasaasiga ah ee cilmiga jireed, isaga oo ka shaqeynaya wax ka qabashada qaar ka mid ah arrimaha ugu daran ee waqtigeena. Wixii macluumaad dheeraad ah, booqo https://energy.gov/scienceience