Ireo mpikaroka ao amin'ny Laboratoara Nasionaly Argonne an'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana (DOE) dia manana tantara lava momba ny fikarohana mpisava lalana eo amin'ny sehatry ny bateria lithium-ion. Maro amin'ireo valiny ireo no momba ny katôda bateria, antsoina hoe NMC, nikela manganese ary oksida kobalta. Batterie misy io katôda io no mampandeha ny Chevrolet Bolt ankehitriny.
Nahavita fandrosoana hafa teo amin'ny sehatry ny katôda NMC ireo mpikaroka ao amin'ny Argonne. Ny firafitry ny poti-katôda kely vaovaon'ny ekipa dia mety hahatonga ny bateria ho maharitra kokoa sy azo antoka kokoa, afaka miasa amin'ny voltazy avo dia avo ary manome elanelana lavitra kokoa.
"Manana tari-dalana azontsika ampiasaina ankehitriny izay azon'ireo mpanamboatra bateria ampiasaina hanaovana fitaovana katôda tsy misy sisiny sy manana tsindry avo lenta isika," hoy i Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
"Manolotra sakana lehibe ho an'ny asa voltazy avo lenta ireo katôda NMC efa misy," hoy i Guiliang Xu, mpahay simia mpanampy. Miaraka amin'ny tsingerin'ny famoahana herinaratra sy fiampangana, mihena haingana ny fahombiazany noho ny fiforonan'ny triatra ao amin'ny poti-katôda. Nandritra ny am-polony taona maro, ireo mpikaroka momba ny bateria dia nitady fomba hanamboarana ireo triatra ireo.
Ny fomba iray taloha dia nampiasa poti-javatra boribory kely misy poti-javatra kely kokoa maro. Ny poti-javatra boribory lehibe dia polykristalinina, miaraka amin'ny sehatra kristaly amin'ny fironana samihafa. Vokatr'izany, manana izay antsoin'ny mpahay siansa hoe sisin-tany voa eo anelanelan'ny poti-javatra izy ireo, izay mety hahatonga ny bateria ho vaky mandritra ny tsingerina. Mba hisorohana izany, ireo mpiara-miasa amin'i Xu sy Argonne dia efa namorona sosona polimera miaro manodidina ny poti-javatra tsirairay. Io sosona io dia manodidina ny poti-javatra boribory lehibe sy ny poti-javatra kely kokoa ao anatiny.
Fomba iray hafa hisorohana ity karazana triatra ity ny fampiasana poti-kristaly tokana. Ny mikraoskaopy elektrôna amin'ireo poti-javatra ireo dia naneho fa tsy misy fetrany izy ireo.
Ny olana ho an'ny ekipa dia mbola vaky ireo katôda vita amin'ny polikristalina voarakotra sy kristaly tokana nandritra ny tsingerina. Noho izany, nanao fanadihadiana lalina momba ireo fitaovana katôda ireo tao amin'ny Advanced Photon Source (APS) sy ny Center for Nanomaterials (CNM) tao amin'ny Argonne Science Center ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana izy ireo.
Natao tamin'ny sandry APS dimy (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C ary 34-ID-E) ny fanadihadiana taratra X isan-karazany. Hita fa izay noheverin'ny mpahay siansa ho kristaly tokana, araka ny asehon'ny mikroskopia elektrôna sy taratra X, dia tena nisy sisiny tao anatiny. Nanamafy izany famaranana izany ny mikroskopia elektrôna scanning sy transmission an'ny CNM.
"Rehefa nijery ny endriky ny velaran'ireo poti-javatra ireo izahay, dia toa kristaly tokana izy ireo", hoy i Wenjun Liu, mpahay fizika. 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 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 x 射线 显微镜 的 技术 和 ，发现 边界 隐藏 在。”"Na izany aza, rehefa nampiasa teknika antsoina hoe mikroskopia difraksiona taratra X synchrotron sy teknika hafa tao amin'ny APS izahay, dia hitanay fa niafina tao anatiny ireo fetra."
Zava-dehibe ny namolavola fomba iray hamokarana kristaly tokana tsy misy fetra ny ekipa. Ny fitsapana sela kely tamin'ity katôda kristaly tokana ity tamin'ny voltazy avo dia avo dia naneho fitomboana 25% amin'ny fitahirizana angovo isaky ny volume miaraka amin'ny tsy fihenan'ny fahombiazana mandritra ny tsingerin'ny fitsapana 100. Mifanohitra amin'izany kosa, ny katôda NMC izay ahitana kristaly tokana misy interface maro na kristaly poly voarakotra dia naneho fihenan'ny fahafaha-mamokatra 60% ka hatramin'ny 88% nandritra ny androm-piainana mitovy.
Ny kajy amin'ny ambaratonga atomika dia mampiseho ny fomba fiasan'ny fampihenana ny capacitance cathode. Araka ny voalazan'i Maria Chang, nanoscientist ao amin'ny CNM, dia mety hamoy atôma oksizenina kokoa ny sisin-tany rehefa fenoina ny bateria noho ny faritra lavitra azy ireo. Io fahaverezan'ny oksizenina io dia mitarika ho amin'ny fahasimban'ny tsingerin'ny sela.
"Ny kajikajinay dia mampiseho ny fomba ahafahan'ny fetra mitarika amin'ny famoahana oksizenina amin'ny tsindry avo, izay mety hitarika amin'ny fihenan'ny fahombiazana," hoy i Chan.
Ny fanesorana ny fetra dia misoroka ny fivoaran'ny oksizenina, ka manatsara ny fiarovana sy ny fahamarinan'ny katôda. Ny fandrefesana ny fivoaran'ny oksizenina amin'ny alàlan'ny APS sy loharanon-jiro mandroso ao amin'ny Laboratoara Nasionaly Lawrence Berkeley ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana dia manamafy izany famaranana izany.
"Ankehitriny dia manana torolàlana isika izay azon'ireo mpanamboatra bateria ampiasaina hanaovana fitaovana katôda izay 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 hampiharina amin'ny fitaovana katôda ankoatra 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, ireo 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 Chen Du, ary Zonghai. 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 Foibe Argonne ho an'ny Nanomaterials Ny Foibe ho an'ny Nanomaterials, iray amin'ireo foibe fikarohana momba ny nanoteknolojia dimy ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana, no andrim-panjakana mpampiasa nasionaly voalohany amin'ny fikarohana amin'ny ambaratonga nano izay tohanan'ny Biraon'ny Siansa ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana. Miaraka, ny NSRC dia mamorona andiana fotodrafitrasa mifameno izay manome ireo mpikaroka fahaiza-manao avo lenta amin'ny fanamboarana, fanodinana, famaritana ary famolavolana fitaovana amin'ny ambaratonga nano ary maneho ny fampiasam-bola lehibe indrindra amin'ny fotodrafitrasa eo ambanin'ny National Nanotechnology Initiative. Ny NSRC dia hita ao amin'ny Laboratoara Nasionaly ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana ao Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia, ary Los Alamos. Raha mila fanazavana fanampiny momba ny NSRC DOE, tsidiho ny https://science.osti.gov/Us​er​-​F​a​c​i​lit​​​​​ie​s​/ ​Us​ er​-​F​a​c​i​l​iti​ie​ie​s​-​at​-a​​-a​​Glance.
Ny Loharano Photon Mandroso (APS) an'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana ao amin'ny Laboratoara Nasionaly Argonne dia iray amin'ireo loharano taratra X mahomby indrindra eran-tany. Ny APS dia manome taratra X mahery vaika ho an'ny vondrom-pikarohana isan-karazany amin'ny siansa momba ny fitaovana, simia, fizikan'ny zavatra voafintina, siansa momba ny fiainana sy ny tontolo iainana, ary fikarohana ampiharina. Ireo taratra X ireo dia mety tsara amin'ny fandalinana ny fitaovana sy ny rafitra biolojika, ny fizarana singa, ny toetran'ny simika, magnetika ary elektronika, ary ny rafitra injeniera manan-danja ara-teknika amin'ny karazany rehetra, manomboka amin'ny bateria ka hatramin'ny nozzles injection solika, izay tena ilaina amin'ny toekaren'ny firenena, ny teknolojia ary ny vatana. Ny fototry ny fahasalamana. Isan-taona, mpikaroka maherin'ny 5.000 no mampiasa ny APS mba hamoahana boky mihoatra ny 2.000 izay manazava ny zava-baovao manan-danja sy mamaha ny rafitra proteinina biolojika manan-danja kokoa noho ireo mpampiasa ny foibe fikarohana taratra X hafa. Ny mpahay siansa sy ny injenieran'ny APS dia mampihatra teknolojia vaovao izay fototry ny fanatsarana ny fahombiazan'ny accelerators sy ny loharanon-jiro. Tafiditra ao anatin'izany ireo fitaovana fampidirana izay mamokatra taratra X mamirapiratra be izay ankafizin'ireo mpikaroka, ireo family izay mifantoka amin'ny taratra X hatramin'ny nanometera vitsivitsy, ireo fitaovana izay mampitombo indrindra ny fomba ifandraisan'ny taratra X amin'ny santionany dinihina, ary ny fanangonana sy fitantanana ireo zavatra hita tamin'ny APS. Ny fikarohana dia miteraka tahiry betsaka.
Nampiasa loharano avy amin'ny Advanced Photon Source ity fandalinana ity, Foibe Mpampiasa Biraon'ny Siansa ao amin'ny Departemantan'ny Angovo any Etazonia izay tantanin'ny Laboratoara Nasionaly Argonne ho an'ny Biraon'ny Siansa ao amin'ny Departemantan'ny Angovo any Etazonia araka ny laharan'ny fifanarahana DE-AC02-06CH11357.
Miezaka mamaha ireo olana maika momba ny siansa sy ny teknolojia anatiny ny Laboratoara Nasionaly Argonne. Amin'ny maha-laboratoara nasionaly voalohany any Etazonia azy, ny Argonne dia manao fikarohana fototra sy ampiharina amin'ny sehatra siantifika rehetra. Miara-miasa akaiky amin'ireo mpikaroka avy amin'ny orinasa, oniversite ary masoivoho federaly, fanjakana ary monisipaly an-jatony ireo mpikaroka ao amin'ny Argonne mba hanampiana azy ireo hamaha olana manokana, hampandroso ny fitarihana ara-tsiansa amerikana, ary hanomana ny firenena ho amin'ny hoavy tsaratsara kokoa. Mampiasa mpiasa avy amin'ny firenena mihoatra ny 60 ny Argonne ary tantanan'ny UChicago Argonne, LLC ao amin'ny Biraon'ny Siansa ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana.
Ny Biraon'ny Siansa ao amin'ny Departemantan'ny Angovo Amerikana no mpanohana lehibe indrindra ny fikarohana fototra momba ny siansa fizika ao amin'ny firenena, miasa mba handaminana ny sasany amin'ireo olana maika indrindra amin'izao androntsika izao. Raha mila fanazavana fanampiny, tsidiho ny https://energy.gov/scienceience.