Ireo mpikaroka ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana (DOE) Argonne National Laboratory dia manana tantara lava be momba ny fikarohana voalohany amin'ny sehatry ny bateria lithium-ion. Ny ankamaroan'ireo vokatra ireo dia ho an'ny cathode bateria, antsoina hoe NMC, manganese nikela ary oksida kobalta. Batterie misy an'io cathode io izao no mitondra ny Chevrolet Bolt.
Ny mpikaroka Argonne dia nahavita fandrosoana hafa tamin'ny cathodes NMC. Ny firafitry ny poti-katoda kely vaovao an'ny ekipa dia mety hahatonga ny bateria haharitra sy azo antoka kokoa, afaka miasa amin'ny voltase avo be ary manome lalana lavitra kokoa.
"Manana tari-dalana izahay izao izay azon'ny mpanamboatra bateria ampiasaina amin'ny fanamboarana fitaovana katoda tsy misy sisin-tany," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
"Ny cathodes NMC efa misy dia misy sakana lehibe amin'ny asa malefaka," hoy i Guiliang Xu, mpahay simia mpanampy. Miaraka amin'ny tsingerin'ny fiampangana, mihena haingana ny fampisehoana noho ny fiforonan'ny triatra amin'ny poti-katoda. Nandritra ny am-polony taona maro, ny mpikaroka momba ny bateria dia nitady fomba hanamboarana ireo triatra ireo.
Ny fomba iray taloha dia nampiasa poti-boribory bitika misy potikely kely kokoa. Ny singa boribory lehibe dia polycrystalline, misy sehatra kristaly misy orientation isan-karazany. Vokatr'izany dia manana ilay antsoin'ny mpahay siansa hoe sisin-tany eo anelanelan'ny poti-javatra izy ireo, izay mety hahatonga ny batterie ho triatra mandritra ny tsingerina. Mba hisorohana an'izany, ny mpiara-miasa amin'i Xu sy Argonne dia efa nanamboatra coating polymère miaro manodidina ny singa tsirairay. Ity coating ity dia manodidina ireo singa boribory lehibe sy ireo singa kely kokoa ao anatiny.
Ny fomba iray hafa hialana amin'ity karazana vaky ity dia ny fampiasana potikely kristaly tokana. Nasehon'ny mikraoskaopy elektrôna an'ireo singa ireo fa tsy misy fetra izy ireo.
Ny olana ho an'ny ekipa dia ny katoda vita amin'ny polycrystals mifono sy ny kristaly tokana mbola vaky mandritra ny bisikileta. Noho izany, nanao famakafakana lalina momba ireo fitaovana cathode ireo tao amin'ny Advanced Photon Source (APS) sy Center for Nanomaterials (CNM) ao amin'ny Departemantan'ny angovo amerikana Argonne Science Center.
Ny famakafakana x-ray isan-karazany dia natao tamin'ny fitaovam-piadiana APS dimy (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C ary 34-ID-E). Hita fa ny noheverin'ny mpahay siansa fa kristaly tokana, araka ny asehon'ny mikraoskaopy elektronika sy X-ray, dia tena nisy sisin-tany tao anatiny. Ny scanning sy ny fampitana ny mikraoskaopy elektronika an'ny CNM dia nanamafy izany fehin-kevitra izany.
Hoy i Wenjun Liu, mpahay fizika: “Rehefa nijery ny endriky ny endrik'ireo singa ireo izahay, dia toy ny kristaly tokana izy ireo. 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华与界隐藏在内部。” â� <“但是 ， 当 在 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 x 射线 显微镜 的 技术 和 ，现 边界 隐藏 在。”"Na izany aza, rehefa nampiasa teknika antsoina hoe synchrotron X-ray diffraction microscopy sy teknika hafa ao amin'ny APS izahay, dia hitanay fa nafenina tao anatiny ny sisin-tany."
Ny zava-dehibe dia namolavola fomba iray hamokarana kristaly tokana tsy misy fetra ny ekipa. Ny fitsapana sela kely miaraka amin'ity katoda kristaly tokana ity amin'ny voly avo dia avo dia nampiseho fitomboana 25% amin'ny fitahirizana angovo isaky ny tonta ary saika tsy misy fatiantoka amin'ny zava-bita mihoatra ny tsingerin'ny fitsapana 100. Mifanohitra amin'izany kosa, ny cathodes NMC izay misy kristaly tokana multi-interface na polycrystals mifono dia nampiseho fihenan'ny fahafaha-manao 60% hatramin'ny 88% nandritra ny androm-piainany ihany.
Ny kajy atomika dia mampiseho ny fomba fampihenana ny capacitance cathode. Araka ny filazan'i Maria Chang, nanoscientist ao amin'ny CNM, ny sisin-tany dia mety ho very atôma oksizenina rehefa voampanga ny bateria noho ny faritra lavitra azy ireo. Io fahaverezan'ny oksizenina io dia mitarika ho amin'ny fahasimban'ny tsingerin'ny sela.
"Ny kajy ataonay dia mampiseho ny fomba ahafahan'ny sisin-tany mitondra oksizenina mivoaka amin'ny tsindry avo, izay mety hitarika amin'ny fampihenana ny fampisehoana," hoy i Chan.
Ny fanafoanana ny sisintany dia manakana ny fivoaran'ny oksizenina, ka manatsara ny fiarovana sy ny fahamarinan-toeran'ny cathode. Ny fandrefesana ny fivoaran'ny oksizenina miaraka amin'ny APS sy ny loharanom-pahazavana mandroso ao amin'ny Laboratoara Nasionaly Lawrence Berkeley ao amin'ny Departemantan'ny Angovo amerikana dia manamafy izany fehin-kevitra izany.
"Ankehitriny dia manana torolàlana izahay izay azon'ny mpanamboatra bateria ampiasaina amin'ny fanaovana fitaovana cathode tsy misy fetra ary miasa amin'ny tsindry avo," hoy i 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。”"Tokony mihatra amin'ny fitaovana cathode ankoatry ny NMC ny torolàlana."
Nivoaka tao amin'ny diary Nature Energy ny lahatsoratra momba ity fanadihadiana ity. Ankoatra an'i Xu, Amin, Liu ary Chang, ny mpanoratra Argonne dia 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, ary Zonghai Chen. Mpahay siansa avy amin'ny Laboratoara Nasionaly Lawrence Berkeley (Wanli Yang, Qingtian Li, ary Zengqing Zhuo), Anjerimanontolon'i Xiamen (Jing-Jing Fan , Ling Huang ary Shi-Gang Sun) ary Oniversite Tsinghua (Dongsheng Ren, Xuning Feng ary Mingao Ouyang).
Momba ny Foiben'ny Argonne ho an'ny Nanomaterials Ny Foiben'ny Nanomaterials, iray amin'ireo ivon-toeram-pikarohana momba ny nanotechnology momba ny angovo amerikanina dimy, no andrim-panjakana mpampiasa voalohany ho an'ny fikarohana nanoscale interdisciplinary tohanan'ny Biraon'ny Siansa Amerikana momba ny Angovo. Miaraka, ny NSRCs dia mamorona andiana fitaovana famenoana izay manome ny mpikaroka manana fahaiza-manao manara-penitra ho an'ny fanamboarana, fanodinana, famaritana ary modely amin'ny fitaovana nanoscale ary maneho ny fampiasam-bola lehibe indrindra amin'ny fotodrafitrasa eo ambanin'ny National Nanotechnology Initiative. Ny NSRC dia hita ao amin'ny Departemanta Amerikana momba ny Angovo National Laboratories any Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, ary Los Alamos. Raha mila fanazavana fanampiny momba ny NSRC DOE, tsidiho ny https://science.osti.gov/User-Facilities/ Us er-Facilitie
Ny Loharanon'ny Photon Advanced (APS) an'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana ao amin'ny Argonne National Laboratory dia iray amin'ireo loharano X-ray mamokatra indrindra eran-tany. Ny APS dia manome taratra X mahery vaika ho an'ny vondrom-piarahamonina fikarohana isan-karazany amin'ny siansa momba ny fitaovana, simia, fizika mavesa-danja, siansa momba ny fiainana sy ny tontolo iainana, ary ny fikarohana ampiharina. Ireo taratra X ireo dia mety amin'ny fandalinana ny fitaovana sy ny rafitra biolojika, ny fizarana singa, simika, magnetika ary elektronika, ary rafitra ara-teknika manan-danja amin'ny karazana rehetra, manomboka amin'ny bateria ka hatramin'ny nozzles injector, izay tena ilaina amin'ny toekarem-pirenena, teknolojia. . ary vatana Ny fototry ny fahasalamana. Isan-taona, mpikaroka maherin'ny 5.000 no mampiasa APS mba hamoahana boky maherin'ny 2.000 amin'ny antsipirihany ireo zava-baovao hita sy famahana ireo firafitry ny proteinina biolojika manan-danja kokoa noho ny mpampiasa ny foibe fikarohana X-ray hafa. Ny mpahay siansa sy ny injeniera APS dia mampihatra teknolojia vaovao izay fototry ny fanatsarana ny fahombiazan'ny accelerators sy ny loharano maivana. Tafiditra ao anatin'izany ny fitaovana fampidirana izay mamokatra taratra X manjelanjelatra izay sarobidy amin'ny mpikaroka, lens izay mifantoka amin'ny taratra X hatramin'ny nanometer vitsivitsy, fitaovana izay mampitombo ny fomba fifandraisan'ny taratra X amin'ny santionany ianarana, ary ny fanangonana sy fitantanana ny fikarohana APS. Ny fikarohana dia miteraka angon-drakitra lehibe.
Ity fanadihadiana ity dia nampiasa loharanon-karena avy amin'ny Advanced Photon Source, Departemantan'ny Angovo Amerikana momba ny Siansa mpampiasa Center izay tantanan'ny Argonne National Laboratory ho an'ny Departemantan'ny Angovo momba ny Siansa amerikana amin'ny laharan'ny fifanarahana DE-AC02-06CH11357.
Ny Argonne National Laboratory dia miezaka mamaha ny olan'ny siansa sy ny teknolojia an-trano. Amin'ny maha laboratoara nasionaly voalohany azy any Etazonia, i Argonne dia manao fikarohana fototra sy ampiharina amin'ny saika ny taranja siantifika rehetra. Ny mpikaroka Argonne dia miara-miasa akaiky amin'ny mpikaroka avy amin'ny orinasa an-jatony, oniversite, ary masoivoho federaly, fanjakana ary monisipaly mba hanampy azy ireo hamaha olana manokana, hampandroso ny fitarihana siantifika amerikana, ary hanomana ny firenena amin'ny hoavy tsara kokoa. Argonne dia mampiasa mpiasa avy amin'ny firenena 60 mahery ary miasa amin'ny UChicago Argonne, LLC ao amin'ny Biraon'ny Siansa Amerikana momba ny angovo.
Ny Biraon'ny Siansa ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana no mpanohana lehibe indrindra ao amin'ny firenena amin'ny fikarohana fototra momba ny siansa fizika, miasa amin'ny famahana ny sasany amin'ireo olana maika indrindra amin'izao androntsika izao. Raha mila fanazavana fanampiny dia tsidiho ny https://energy.gov/science.
Fotoana fandefasana: Sep-21-2022