ນັກຄົ້ນຄວ້າຢູ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Argonne ຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດ (DOE) ມີປະຫວັດອັນຍາວນານຂອງການຄົ້ນພົບການບຸກເບີກໃນພາກສະຫນາມຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ion. ຜົນໄດ້ຮັບຈໍານວນຫຼາຍເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສໍາລັບ cathode ຫມໍ້ໄຟ, ເອີ້ນວ່າ NMC, nickel manganese ແລະ cobalt oxide. ຫມໍ້ໄຟທີ່ມີ cathode ນີ້ໃນປັດຈຸບັນພະລັງງານ Chevrolet Bolt.
ນັກຄົ້ນຄວ້າ Argonne ໄດ້ບັນລຸຄວາມກ້າວຫນ້າອື່ນໃນ NMC cathodes. ໂຄງປະກອບການອະນຸພາກ cathode ຂະຫນາດນ້ອຍໃຫມ່ຂອງທີມງານສາມາດເຮັດໃຫ້ແບດເຕີລີ່ທົນທານແລະປອດໄພກວ່າ, ສາມາດດໍາເນີນການໃນແຮງດັນສູງຫຼາຍແລະສະຫນອງໄລຍະການເດີນທາງທີ່ຍາວກວ່າ.
"ຕອນນີ້ພວກເຮົາມີຄໍາແນະນໍາທີ່ຜູ້ຜະລິດແບດເຕີຣີສາມາດນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸ cathode ທີ່ມີຄວາມກົດດັນສູງ, ບໍ່ມີຊາຍແດນຕິດ," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
" cathodes NMC ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວນໍາສະເຫນີອຸປະສັກທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການເຮັດວຽກແຮງດັນສູງ," ຜູ້ຊ່ວຍເຄມີສາດ Guiliang Xu ກ່າວ. ດ້ວຍວົງຈອນການໄຫຼຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ການປະຕິບັດຫຼຸດລົງຢ່າງໄວວາເນື່ອງຈາກການສ້າງຕັ້ງຂອງຮອຍແຕກໃນອະນຸພາກ cathode. ສໍາລັບທົດສະວັດ, ນັກຄົ້ນຄວ້າຫມໍ້ໄຟໄດ້ຊອກຫາວິທີທີ່ຈະສ້ອມແປງຮອຍແຕກເຫຼົ່ານີ້.
ວິທີການຫນຶ່ງໃນອະດີດໄດ້ນໍາໃຊ້ອະນຸພາກ spherical ຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ປະກອບດ້ວຍອະນຸພາກຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍຫຼາຍ. ອະນຸພາກ spherical ຂະຫນາດໃຫຍ່ແມ່ນ polycrystalline, ມີໂດເມນ crystalline ຂອງທິດທາງຕ່າງໆ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຂົາເຈົ້າມີສິ່ງທີ່ນັກວິທະຍາສາດເອີ້ນວ່າຂອບເຂດເມັດພືດລະຫວ່າງອະນຸພາກ, ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ຫມໍ້ໄຟທີ່ຈະແຕກໃນລະຫວ່າງວົງຈອນ. ເພື່ອປ້ອງກັນສິ່ງດັ່ງກ່າວ, ເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງ Xu ແລະ Argonne ກ່ອນຫນ້ານີ້ໄດ້ພັດທະນາການເຄືອບໂພລີເມີປ້ອງກັນປະມານແຕ່ລະອະນຸພາກ. ການເຄືອບນີ້ອ້ອມຮອບອະນຸພາກ spherical ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະອະນຸພາກຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າພາຍໃນພວກມັນ.
ອີກວິທີໜຶ່ງເພື່ອຫຼີກລ່ຽງການຮອຍແຕກປະເພດນີ້ແມ່ນການໃຊ້ເມັດແກ້ວດຽວ. ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກຂອງອະນຸພາກເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າພວກເຂົາບໍ່ມີຂອບເຂດ.
ບັນຫາສໍາລັບທີມງານແມ່ນວ່າ cathodes ທີ່ເຮັດຈາກ polycrystals ເຄືອບແລະໄປເຊຍກັນດຽວຍັງແຕກໃນລະຫວ່າງການຂີ່ລົດຖີບ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ເຮັດການວິເຄາະຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງວັດສະດຸ cathode ເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ທີ່ Advanced Photon Source (APS) ແລະສູນສໍາລັບ Nanomaterials (CNM) ທີ່ສູນວິທະຍາສາດ Argonne ຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດ.
ການວິເຄາະ x-ray ຕ່າງໆໄດ້ຖືກປະຕິບັດຢູ່ໃນຫ້າແຂນ APS (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C ແລະ 34-ID-E). ມັນ turns ໃຫ້ເຫັນວ່າສິ່ງທີ່ນັກວິທະຍາສາດຄິດວ່າເປັນໄປເຊຍກັນດຽວ, ດັ່ງທີ່ສະແດງໂດຍເອເລັກໂຕຣນິກແລະກ້ອງຈຸລະທັດ X-ray, ຕົວຈິງແລ້ວມີຂອບເຂດຊາຍແດນພາຍໃນ. ການສະແກນແລະການສົ່ງຜ່ານກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ CNMs ໄດ້ຢືນຢັນການສະຫລຸບນີ້.
ທ່ານ Wenjun Liu ນັກຟິຊິກສາດກ່າວວ່າ "ເມື່ອພວກເຮົາເບິ່ງຮູບຊົງພື້ນຜິວຂອງອະນຸພາກເຫຼົ່ານີ້, ພວກມັນເບິ່ງຄືວ່າເປັນກ້ອນດຽວ," 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澬其他ຢູ່ໃນ 的更多内容 â�<“但是，当在在使用使用种称为同步加速器 x 射线显微蕜的技术他現和他。界隐藏在。”"ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ເມື່ອພວກເຮົາໃຊ້ເຕັກນິກທີ່ເອີ້ນວ່າກ້ອງຈຸລະທັດ diffraction X-ray synchrotron ແລະເຕັກນິກອື່ນໆທີ່ APS, ພວກເຮົາພົບວ່າຂອບເຂດໄດ້ຖືກເຊື່ອງໄວ້ພາຍໃນ."
ສິ່ງສໍາຄັນ, ທີມງານໄດ້ພັດທະນາວິທີການຜະລິດໄປເຊຍກັນດຽວໂດຍບໍ່ມີຂອບເຂດ. ການທົດສອບຈຸລັງຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ມີ cathode ແກ້ວດຽວທີ່ແຮງດັນສູງຫຼາຍສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເພີ່ມຂຶ້ນ 25% ຂອງການເກັບຮັກສາພະລັງງານຕໍ່ປະລິມານຂອງຫນ່ວຍງານ, ເກືອບບໍ່ມີການສູນເສຍໃນການປະຕິບັດໃນໄລຍະ 100 ຮອບການທົດສອບ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, cathodes NMC ປະກອບດ້ວຍຫຼາຍການໂຕ້ຕອບດຽວໄປເຊຍກັນຫຼື polycrystals ເຄືອບໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມອາດສາມາດຂອງ 60% ຫາ 88% ຕະຫຼອດຊີວິດດຽວກັນ.
ການຄິດໄລ່ຂະຫນາດປະລໍາມະນູເປີດເຜີຍກົນໄກການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມອາດສາມາດຂອງ cathode. ອີງຕາມການ Maria Chang, ນັກວິທະຍາສາດດ້ານ nanoscientist ຂອງ CNM, ຂອບເຂດຊາຍແດນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະສູນເສຍອະຕອມອົກຊີເຈນຫຼາຍໃນເວລາທີ່ຫມໍ້ໄຟແມ່ນຄິດຄ່າທໍານຽມຫຼາຍກ່ວາພື້ນທີ່ໄກຈາກເຂົາເຈົ້າ. ການສູນເສຍອົກຊີເຈນນີ້ນໍາໄປສູ່ການເຊື່ອມໂຊມຂອງວົງຈອນຂອງເຊນ.
"ການຄິດໄລ່ຂອງພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຂອບເຂດຊາຍແດນສາມາດນໍາໄປສູ່ການອອກອົກຊີເຈນທີ່ຄວາມກົດດັນສູງ, ເຊິ່ງສາມາດນໍາໄປສູ່ການຫຼຸດລົງຂອງການປະຕິບັດ," Chan ເວົ້າ.
ການກໍາຈັດເຂດແດນປ້ອງກັນການວິວັດທະນາການຂອງອົກຊີເຈນ, ດັ່ງນັ້ນການປັບປຸງຄວາມປອດໄພແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຮອບວຽນຂອງ cathode. ການວັດແທກວິວັຖນາການຂອງອົກຊີດ້ວຍ APS ແລະແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຂັ້ນສູງຢູ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Lawrence Berkeley ຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດ ຢືນຢັນການສະຫລຸບນີ້.
ທ່ານ Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus ກ່າວວ່າ "ຕອນນີ້ພວກເຮົາມີຂໍ້ແນະນໍາທີ່ຜູ້ຜະລິດແບດເຕີຣີສາມາດນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸ cathode ທີ່ບໍ່ມີຂອບເຂດແລະດໍາເນີນການດ້ວຍຄວາມກົດດັນສູງ," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus ກ່າວ. 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。”"ຂໍ້ແນະນໍາຄວນໃຊ້ກັບວັດສະດຸ cathode ນອກເຫນືອຈາກ NMC."
ບົດຄວາມກ່ຽວກັບການສຶກສານີ້ປາກົດຢູ່ໃນວາລະສານທໍາມະຊາດພະລັງງານ. ນອກຈາກ Xu, Amin, Liu ແລະ Chang, ຜູ້ຂຽນ Argonne ແມ່ນ 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, ແລະ Zonghai Chen. ນັກວິທະຍາສາດຈາກຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Lawrence Berkeley (Wanli Yang, Qingtian Li, ແລະ Zengqing Zhuo), ມະຫາວິທະຍາໄລ Xiamen (Jing-Jing Fan, Ling Huang ແລະ Shi-Gang Sun) ແລະມະຫາວິທະຍາໄລ Tsinghua (Dongsheng Ren, Xuning Feng ແລະ Mingao Ouyang).
ກ່ຽວກັບສູນ Argonne ສໍາລັບ Nanomaterials, ສູນສໍາລັບ Nanomaterials, ຫນຶ່ງໃນຫ້າສູນຄົ້ນຄ້ວາ nanotechnology ພະລັງງານຂອງສະຫະລັດ, ເປັນສະຖາບັນຜູ້ໃຊ້ລະດັບຊາດຊັ້ນນໍາສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າ nanoscale interdisciplinary ສະຫນັບສະຫນູນໂດຍຫ້ອງການວິທະຍາສາດຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດ. ຮ່ວມກັນ, NSRCs ປະກອບເປັນຊຸດອຸປະກອນເສີມທີ່ໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າມີຄວາມສາມາດປະດິດສ້າງ, ການປຸງແຕ່ງ, ລັກສະນະ, ແລະການສ້າງແບບຈໍາລອງວັດສະດຸ nanoscale ແລະເປັນຕົວແທນຂອງການລົງທຶນພື້ນຖານໂຄງລ່າງທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດພາຍໃຕ້ການລິເລີ່ມ Nanotechnology ແຫ່ງຊາດ. NSRC ຕັ້ງຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດໃນ Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, ແລະ Los Alamos. ສໍາ​ລັບ​ຂໍ້​ມູນ​ເພີ່ມ​ເຕີມ​ກ່ຽວ​ກັບ NSRC DOE​, ໄປ​ຢ້ຽມ​ຢາມ https://​science​.osti​.gov/​Us​er​-​F​a​c​i​lit​​ie​s​/​Us er​-​F​a​c​i​i​ie​s​-at​-a​Glance​.
ແຫຼ່ງ Photon ຂັ້ນສູງຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດ (APS) ຢູ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Argonne ແມ່ນຫນຶ່ງໃນແຫຼ່ງ X-ray ທີ່ຜະລິດໄດ້ຫຼາຍທີ່ສຸດໃນໂລກ. APS ໃຫ້ X-rays ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງໃຫ້ແກ່ຊຸມຊົນການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຫຼາກຫຼາຍໃນວິທະຍາສາດວັດສະດຸ, ເຄມີ, ຟີຊິກຂອງສານຂົ້ນ, ວິທະຍາສາດຊີວິດແລະສິ່ງແວດລ້ອມ, ແລະການຄົ້ນຄວ້ານໍາໃຊ້. X-rays ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບການສຶກສາວັດສະດຸແລະໂຄງສ້າງທາງຊີວະພາບ, ການແຜ່ກະຈາຍຂອງອົງປະກອບ, ສານເຄມີ, ລັດສະນະແມ່ເຫຼັກແລະເອເລັກໂຕຣນິກ, ແລະລະບົບວິສະວະກໍາທີ່ສໍາຄັນຂອງທຸກປະເພດ, ຈາກຫມໍ້ໄຟທີ່ຈະ nozzles ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ, ທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບເສດຖະກິດແຫ່ງຊາດຂອງພວກເຮົາ, ເຕັກໂນໂລຊີ. . ແລະຮ່າງກາຍ ພື້ນຖານຂອງສຸຂະພາບ. ໃນແຕ່ລະປີ, ນັກຄົ້ນຄວ້າຫຼາຍກວ່າ 5,000 ຄົນໃຊ້ APS ເພື່ອເຜີຍແຜ່ຫຼາຍກວ່າ 2,000 ສິ່ງພິມທີ່ລາຍລະອຽດການຄົ້ນພົບທີ່ສໍາຄັນແລະການແກ້ໄຂໂຄງສ້າງທາດໂປຼຕີນທາງຊີວະພາບທີ່ສໍາຄັນກວ່າຜູ້ໃຊ້ຂອງສູນຄົ້ນຄວ້າ X-ray ອື່ນໆ. ນັກວິທະຍາສາດແລະວິສະວະກອນ APS ກໍາລັງປະຕິບັດເຕັກໂນໂລຢີທີ່ມີນະວັດກໍາທີ່ເປັນພື້ນຖານໃນການປັບປຸງການປະຕິບັດຂອງເຄື່ອງເລັ່ງແລະແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ. ນີ້ປະກອບມີອຸປະກອນປ້ອນຂໍ້ມູນທີ່ຜະລິດແສງ X-rays ທີ່ສົດໃສທີ່ສຸດທີ່ໄດ້ຮັບລາງວັນໂດຍນັກຄົ້ນຄວ້າ, ເລນທີ່ສຸມໃສ່ X-rays ລົງເປັນສອງສາມ nanometers, ເຄື່ອງມືທີ່ຊ່ວຍເພີ່ມປະສິດທິພາບໃຫ້ X-rays ພົວພັນກັບຕົວຢ່າງທີ່ກໍາລັງສຶກສາ, ແລະການລວບລວມແລະການຄຸ້ມຄອງການຄົ້ນພົບ APS. ການຄົ້ນຄວ້າສ້າງປະລິມານຂໍ້ມູນຂະຫນາດໃຫຍ່.
ການສຶກສານີ້ໄດ້ນໍາໃຊ້ຊັບພະຍາກອນຈາກ Advanced Photon Source, ຫ້ອງການພະລັງງານວິທະຍາສາດຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດທີ່ດໍາເນີນການໂດຍຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Argonne ສໍາລັບຫ້ອງການວິທະຍາສາດພະລັງງານສະຫະລັດພາຍໃຕ້ສັນຍາເລກ DE-AC02-06CH11357.
ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Argonne ພະຍາຍາມແກ້ໄຂບັນຫາກົດດັນຂອງວິທະຍາສາດແລະເຕັກໂນໂລຢີພາຍໃນປະເທດ. ໃນຖານະເປັນຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດທໍາອິດໃນສະຫະລັດ, Argonne ດໍາເນີນການຄົ້ນຄ້ວາຂັ້ນພື້ນຖານແລະນໍາໃຊ້ທີ່ທັນສະໄຫມໃນເກືອບທຸກວິໄນວິທະຍາສາດ. ນັກຄົ້ນຄວ້າ Argonne ເຮັດວຽກຢ່າງໃກ້ຊິດກັບນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກຫຼາຍຮ້ອຍບໍລິສັດ, ມະຫາວິທະຍາໄລ, ແລະອົງການລັດຖະບານກາງ, ລັດ, ແລະເທດສະບານເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຂົາແກ້ໄຂບັນຫາສະເພາະ, ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານການນໍາພາທາງວິທະຍາສາດຂອງສະຫະລັດ, ແລະກະກຽມປະເທດຊາດສໍາລັບອະນາຄົດທີ່ດີກວ່າ. Argonne ມີພະນັກງານຈາກຫຼາຍກວ່າ 60 ປະເທດແລະດໍາເນີນການໂດຍ UChicago Argonne, LLC ຂອງຫ້ອງການວິທະຍາສາດຂອງກະຊວງພະລັງງານສະຫະລັດ.
ຫ້ອງການວິທະຍາສາດຂອງກະຊວງພະລັງງານຂອງສະຫະລັດແມ່ນຜູ້ສະຫນັບສະຫນູນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງປະເທດຂອງການຄົ້ນຄວ້າພື້ນຖານໃນວິທະຍາສາດທາງດ້ານຮ່າງກາຍ, ເຮັດວຽກເພື່ອແກ້ໄຂບາງບັນຫາທີ່ກົດດັນທີ່ສຸດຂອງເວລາຂອງພວກເຮົາ. ສໍາລັບຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມ, ເຂົ້າເບິ່ງ https://energy​.gov/science​.