רעסעאַרטשערס אין די יו. עס. דעפּאַרטמענט פון ענערגיע (DOE) Argonne National Laboratory האָבן אַ לאַנג געשיכטע פון ​​פּייאַנירינג דיסקאַוועריז אין די פעלד פון ליטהיום-יאָן באַטעריז. פילע פון ​​די רעזולטאַטן זענען פֿאַר די באַטאַרייע קאַטאָוד, גערופֿן נמק, ניקאַל מאַנגאַנעסע און קאָבאַלט אַקסייד. א באַטאַרייע מיט דעם קאַטאָוד איצט מאַכט די טשעווראָלעט באָלט.
Argonne ריסערטשערז האָבן אַטשיווד אן אנדער ברייקטרו אין NMC קאַטאָודז. די נייַע קליינטשיק קאַטאָוד פּאַרטאַקאַל סטרוקטור פון די מאַנשאַפֿט קען מאַכן די באַטאַרייע מער דוראַבאַל און סאַפער, קענען צו אַרבעטן אין זייער הויך וואָולטאַדזשאַז און צושטעלן מער רייזע ריינדזשאַז.
"מיר איצט האָבן גיידאַנס אַז באַטאַרייע מאַניאַפאַקטשערערז קענען נוצן צו מאַכן הויך-דרוק, באָרדערלעסס קאַטאָוד מאַטעריאַלס," כאַליל אַמין, אַרגאָנע יונגערמאַן עמעריטוס.
"יגזיסטינג NMC קאַטאָודז פאָרשטעלן אַ הויפּט כערדאַל פֿאַר הויך וואָולטידזש אַרבעט," האט געזאגט אַסיסטאַנט כעמיקער גויליאַנג זו. מיט אָפּצאָל-אָפּזאָגן סייקלינג, פאָרשטעלונג טראפנס ראַפּאַדלי רעכט צו דער פאָרמירונג פון קראַקס אין די קאַטאָוד פּאַרטיקאַלז. פֿאַר דעקאַדעס, באַטאַרייע ריסערטשערז האָבן שוין קוקן פֿאַר וועגן צו פאַרריכטן די קראַקס.
איין אופֿן אין דער פאַרגאַנגענהייט געניצט קליינטשיק ספעריש פּאַרטיקאַלז וואָס זענען פארפאסט פון פילע פיל קלענערער פּאַרטיקאַלז. גרויס ספעריש פּאַרטיקאַלז זענען פּאָליקריסטאַללינע, מיט קריסטאַליין דאָומיינז פון פאַרשידן אָריענטיישאַנז. ווי אַ רעזולטאַט, זיי האָבן וואָס סייאַנטיס רופן קערל באַונדריז צווישן פּאַרטיקאַלז, וואָס קענען פאַרשאַפן די באַטאַרייע צו פּלאַצן בעשאַס אַ ציקל. צו פאַרמייַדן דעם, Xu און Argonne ס חברים האָבן פריער דעוועלאָפּעד אַ פּראַטעקטיוו פּאָלימער קאָוטינג אַרום יעדער פּאַרטאַקאַל. דעם קאָוטינג סעראַונדז גרויס ספעריש פּאַרטיקאַלז און קלענערער פּאַרטיקאַלז ין זיי.
אן אנדער וועג צו ויסמיידן דעם טיפּ פון קראַקינג איז צו נוצן איין קריסטאַל פּאַרטיקאַלז. עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי פון די פּאַרטיקאַלז געוויזן אַז זיי האָבן קיין באַונדריז.
די פּראָבלעם פֿאַר די מאַנשאַפֿט איז געווען אַז קאַטאָודז געמאכט פון קאָוטאַד פּאָליקריסטאַלז און איין קריסטאַלז נאָך קראַקט בעשאַס סייקלינג. דעריבער, זיי געפירט ברייט אַנאַליסיס פון די קאַטאָוד מאַטעריאַלס אין די Advanced Photon Source (APS) און Center for Nanomaterials (CNM) אין די יו. עס. דעפּאַרטמענט פון ענערגיע ס אַרגאָנע וויסנשאַפֿט צענטער.
פאַרשידן X-Ray אַנאַליזעס זענען דורכגעקאָכט אויף פינף אַפּס געווער (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C און 34-ID-E). עס טורנס אויס אַז וואָס סייאַנטיס געדאַנק איז געווען אַ איין קריסטאַל, ווי געוויזן דורך עלעקטראָן און X-Ray מיקראָסקאָפּי, פאקטיש האט אַ גרענעץ ין. סקאַנינג און טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי פון קנמס באשטעטיקט דעם מסקנא.
"ווען מיר געקוקט אויף די ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגי פון די פּאַרטיקאַלז, זיי געקוקט ווי איין קריסטאַלז," האט געזאגט דער פיזיקער ווענדזשון ליו. â�<“但是，当我们在APS 使用一种称为同步加速器X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 显微镜 的 时是们 发现 边界 隐藏 在。”"אָבער, ווען מיר געוויינט אַ טעכניק גערופֿן סינטשראָטראָן X-Ray דיפראַקשאַן מיקראָסקאָפּי און אנדערע טעקניקס ביי APS, מיר געפֿונען אַז די באַונדריז זענען פאַרבאָרגן ין."
ימפּאָרטאַנטלי, די מאַנשאַפֿט האט דעוועלאָפּעד אַ אופֿן צו פּראָדוצירן איין קריסטאַלז אָן באַונדריז. טעסטינג קליין סעלז מיט דעם איין-קריסטאַל קאַטאָוד אין זייער הויך וואָולטאַדזשאַז געוויזן אַ 25% פאַרגרעסערן אין ענערגיע סטאָרידזש פּער אַפּאַראַט באַנד מיט כּמעט קיין אָנווער אין פאָרשטעלונג איבער 100 פּרובירן סייקאַלז. אין קאַנטראַסט, NMC קאַטאָודז קאַמפּאָוזד פון מולטי-צובינד איין קריסטאַלז אָדער קאָוטאַד פּאָליקריסטאַלז געוויזן אַ קאַפּאַסיטי קאַפּ פון 60% צו 88% איבער דער זעלביקער לעבן.
אַטאָמישע וואָג חשבונות אַנטדעקן די מעקאַניזאַם פון קאַטאָוד קאַפּאַסאַטאַנס רעדוקציע. לויט מאַריאַ טשאַנג, אַ נאַנאָסיענטיסט ביי CNM, באַונדריז זענען מער מסתּמא צו פאַרלירן זויערשטאָף אַטאָמס ווען די באַטאַרייע איז באפוילן ווי געביטן ווייַטער אַוועק פון זיי. דעם אָנווער פון זויערשטאָף פירט צו דערנידעריקונג פון די צעל ציקל.
"אונדזער חשבונות ווייַזן ווי דער גרענעץ קענען פירן צו זויערשטאָף באפרייט ביי הויך דרוק, וואָס קענען פירן צו רידוסט פאָרשטעלונג," טשאַן געזאגט.
ילימאַנייטינג די גרענעץ פּריווענץ זויערשטאָף עוואָלוציע, דערמיט ימפּרוווינג די זיכערקייַט און סייקליק פעסטקייַט פון די קאַטאָוד. זויערשטאָף עוואָלוציע מעזשערמאַנץ מיט APS און אַ אַוואַנסירטע ליכט מקור אין די יו. עס. דעפּאַרטמענט פון ענערגיע ס Lawrence Berkeley National Laboratory באַשטעטיקן דעם מסקנא.
"איצט מיר האָבן גיידליינז אַז באַטאַרייע מאַניאַפאַקטשערערז קענען נוצן צו מאַכן קאַטאָוד מאַטעריאַלס וואָס האָבן קיין באַונדריז און אַרבעטן אין הויך דרוק," האט געזאגט כאַליל אַמין, אַרגאָננע יונגערמאַן עמעריטוס. 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。”"גיידלינעס זאָל זיין אַפּלייז צו קאַטאָוד מאַטעריאַלס אנדערע ווי NMC."
אַן אַרטיקל וועגן דעם לערנען ארויס אין דער זשורנאַל Nature Energy. אין אַדישאַן צו זו, אַמין, ליו און טשאַנג, די אַרגאָנע מחברים זענען 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 און Zonghai Chen. ססיענטיסץ פון די לאָראַנס בערקלי נאַציאָנאַלער לאַבאָראַטאָריע (וואַנלי יאַנג, קינגטיאַן לי און זענגקינג זשואָ), קסיאַמען אוניווערסיטעט (דזשינג-דזשינג פאַן, לינג הואַנג און שי-גאַנג זון) און צינגהואַ אוניווערסיטעט (דאָנגשענג רען, קסונינג פענג און מינגאַאָ אָויאַנג).
וועגן די אַרגאָננע צענטער פֿאַר נאַנאָמאַטעריאַלס דער צענטער פֿאַר נאַנאָמאַטעריאַלס, איינער פון פינף יו. עס. דעפּאַרטמענט פון ענערגיע נאַנאָטעטשנאָלאָגי פאָרשונג סענטערס, איז די פּרעמיער נאציאנאלע באַניצער ינסטיטושאַן פֿאַר ינטערדיססיפּלינאַרי נאַנאָסקאַלע פאָרשונג געשטיצט דורך די יו. עס. דעפּאַרטמענט פון ענערגיע ס אָפפיסע פון ​​וויסנשאַפֿט. צוזאַמען, NSRCs פאָרעם אַ סוויט פון קאַמפּלאַמענטשי פאַסילאַטיז וואָס צושטעלן ריסערטשערז מיט מאָדערן קייפּאַבילאַטיז פֿאַר פאַבריקייטינג, פּראַסעסינג, קעראַקטערייזינג און מאָדעלינג נאַנאָסקאַלע מאַטעריאַלס און פאָרשטעלן די גרעסטע ינפראַסטראַקטשער ינוועסמאַנט אונטער די נאַשאַנאַל נאַנאָטעטשנאָלאָגי יניטיאַטיווע. די NSRC איז לאָוקייטאַד אין די יו דעפּאַרטמענט פון ענערגיע נאַשאַנאַל לאַבאָראַטאָריעס אין Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia און Los Alamos. פֿאַר מער אינפֿאָרמאַציע וועגן די NSRC DOE, באַזוכן https://​science​.osti​.gov/​Us​er​-​Faci​ilit​​​ie​s​/​us ​ער​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​
דעפּאַרטמענט פון ענערגיע ס Advanced Photon Source (APS) אין Argonne National Laboratory איז איינער פון די מערסט פּראָדוקטיוו X-Ray קוואלן אין דער וועלט. APS גיט הויך-ינטענסיטי X-שטראַלן צו אַ דייווערס פאָרשונג קהל אין מאַטעריאַלס וויסנשאַפֿט, כעמיע, קאַנדענסט ענין פיזיק, לעבן און ינווייראַנמענאַל ססיענסעס, און געווענדט פאָרשונג. די X-שטראַלן זענען ידעאַל פֿאַר לערנען מאַטעריאַלס און בייאַלאַדזשיקאַל סטראַקטשערז, די פאַרשפּרייטונג פון עלעמענטן, כעמיש, מאַגנעטיק און עלעקטראָניש שטאַטן, און טעקניקלי וויכטיק ינזשעניעריע סיסטעמען פון אַלע מינים, פֿון באַטעריז צו ברענוואַרג ינדזשעקטער נאַזאַלז, וואָס זענען וויטאַל פֿאַר אונדזער נאציאנאלע עקאנאמיע, טעכנאָלאָגיע. . און גוף די יקער פון געזונט. יעדער יאָר, מער ווי 5,000 ריסערטשערז נוצן APS צו אַרויסגעבן מער ווי 2,000 אויסגאבעס וואָס דיטיילד וויכטיק דיסקאַוועריז און סאַלווינג מער וויכטיק בייאַלאַדזשיקאַל פּראָטעין סטראַקטשערז ווי יוזערז פון קיין אנדערע X-Ray פאָרשונג צענטער. APS סייאַנטיס און ענדזשאַנירז זענען ימפּלאַמענינג ינאַווייטיוו טעקנאַלאַדזשיז וואָס זענען די יקער פֿאַר ימפּרוווינג די פאָרשטעלונג פון אַקסעלעראַטאָרס און ליכט קוואלן. דאָס כולל אַרייַנשרייַב דעוויסעס וואָס פּראָדוצירן גאָר העל X-שטראַלן פּרייזאַז דורך ריסערטשערז, לענסעס וואָס פאָקוס X-שטראַלן אַראָפּ צו אַ ביסל נאַנאָמעטערס, ינסטראַמאַנץ וואָס מאַקסאַמייז די וועג X-שטראַלן ינטעראַקט מיט די מוסטער אונטער לערנען, און די זאַמלונג און פאַרוואַלטונג פון APS דיסקאַוועריז. פאָרשונג דזשענערייץ ריזיק דאַטן וואַליומז.
דער לערנען האָט גענוצט רעסורסן פֿון Advanced Photon Source, אַן יו. עס. דעפּאַרטמענט פון ענערגיע אָפיס פון וויסנשאַפֿט באַניצער צענטער אַפּערייטאַד דורך Argonne נאַשאַנאַל לאַבאָראַטאָרי פֿאַר די יו.
די Argonne National Laboratory סטרייווז צו סאָלווע די דרינגלעך פּראָבלעמס פון דינער וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע. ווי דער ערשטער נאציאנאלע לאַבאָראַטאָריע אין די פאַרייניקטע שטאַטן, Argonne קאַנדאַקץ די מערסט יקערדיק און געווענדט פאָרשונג אין כּמעט יעדער וויסנשאפטלעכע דיסציפּלין. Argonne ריסערטשערז אַרבעטן ענג מיט ריסערטשערז פון הונדערטער פון קאָמפּאַניעס, אוניווערסיטעטן און פעדעראלע, שטאַט און שטאָטיש יידזשאַנסיז צו העלפן זיי סאָלווע ספּעציפיש פּראָבלעמס, העכערן יו. עס. וויסנשאפטלעכע פירערשאַפט, און צוגרייטן די פאָלק פֿאַר אַ בעסער צוקונפֿט. Argonne עמפּלוייז עמפּלוייז פון איבער 60 לענדער און איז אַפּערייטאַד דורך UChicago Argonne, LLC פון די יו. עס. דעפּאַרטמענט פון ענערגיע ס אָפפיסע פון ​​וויסנשאַפֿט.
דער אָפפיסע פון ​​וויסנשאַפֿט פון דער יו. פֿאַר מער אינפֿאָרמאַציע, באַזוכן https://energy.gov/scienceience.