Истраживачи на америчком одељењу за енергетику (Дое) АРГОННЕ Национална лабораторија имају дугу историју пионирских открића у области литијум-јонских батерија. Многи од ових резултата су за батерију катоде, звану НМЦ, никл манган и кобалт оксид. Батерија са овом катодом сада овлашћује цхевролет вијак.
АРГОННЕ истраживачи су постигли још један пробој у НМЦ катодима. Нова структура честица тине мале катоде могла би да батеријом буде трајнији и сигурнији, способни да делује у веома високим напонима и пружа дуже кретања путовања.
"Сада имамо смернице да произвођачи батерија могу да користе високи притисак, материјали без ивице," Кхалил Амин, Аргонне Емеритус.
"Постојеће НМЦ катоде представљају главну препреку за рад високог напона", рекао је помоћник хемичар ГУИЛИАНГ КСУ. Са бициклизмом за пражњење пуњења, перформансе падају брзо због формирања пукотина у честицама катоде. Десетљећима су истраживачи батерије тражили начине поправљања ових пукотина.
Једна метода у прошлости је користила сићушне сферне честице састављене од много много мањих честица. Велике сферне честице су поликристални, са кристалним доменима различитих оријентација. Као резултат тога, они имају оно што научници називају границама зрна између честица, што може проузроковати пукотине батерије током циклуса. Да би спречили ово, КСУ и Аргонне колеге су претходно развили заштитни полимерни премаз око сваке честице. Овај премаз окружује велике сферне честице и мање честице у њима.
Други начин да се избегне оваква пукотина је употреба појединачних кристалних честица. Електронска микроскопија ових честица показала је да немају границе.
Проблем за тим је био да катоде направљене од обложених поликримала и једноструких кристала и даље пукну током бициклизма. Стога су спровели опсежну анализу ових катодских материјала на напредном извору фотона (АПС) и Центру за наноматеријал (ЦНМ) на америчком одељењу за енергетски научни центар АРГОННЕ.
Различити рендгенски анализирани су на пет АПС оружја (11-БМ, 20-БМ, 2-ИД-Д, 11-ИД-Ц и 34-ИД-Е). Испада да је оно што је научници мислио да је један кристал, као што је приказано електронским и рендгенским микроскопијем, заправо је имало границу унутра. Скенирање и преношење електронске микроскопије ЦНМС потврдио је овај закључак.
"Када смо погледали површинску морфологију ових честица, изгледали су као појединачни кристали", рекао је физичар Вењун Лиу. А¿ <"但是, 当我们在 АПС 使用一种称为同步加速器 к 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." А¿ <"但是, 当 在 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 射线 显微镜 的 的 和 其他 时 我们 发现 边界 隐藏 在.""Међутим, када смо користили технику звану дифракциону микроскопију и друге технике Кс-РАИ-а на АПС-у, открили смо да су границе скривене изнутра."
Оно што је важно, тим је развио методу за производњу појединачних кристала без граница. Испитивање малих ћелија са овом једнокрилном катодом у веома високим напонима показала је 25% повећање складиштења енергије по количини јединице без губитка у перформансама преко 100 тестних циклуса. Супротно томе, НМЦ катоде састављене од појединачних кристала у више интерфејса или обложене поликристала показали су пад капацитета од 60% на 88% у истом животу.
Прорачуни атомске скале откривају механизам смањења катодног капацитета. Према Мариа Цханг-у, нанознастоентиста на ЦНМ-у, границе је вероватније да ће изгубити атоме кисеоника када се батерија напуни од подручја даље од њих. Овај губитак кисеоника доводи до разградње ћелијског циклуса.
"Наше прорачуне показују како граница може довести до ослобађања кисеоника на високом притиску, што може довести до смањеног перформанси", рекао је Цхан.
Елиминисање границе спречава еволуцију кисеоника, на тај начин побољшање сигурности и цикличне стабилности катоде. Мерења еволуције кисеоника са АПС-ом и напредним извором светлости на америчком одељењу за АЕЦТРОНСКЕ ЛОТРЕНЦЕ Беркелеи Национална лабораторија потврђују овај закључак.
"Сада имамо смернице које произвођачи батерија могу да користе да би направили катодне материјале који немају границе и раде под високим притиском", рекао је Кхалил Амин, Аргонне Емеритус Емеритус. А¿ <"该指南应适用于 НМЦ 以外的其他正极材料." А¿ <"该指南应适用于 НМЦ 以外的其他正极材料.""Смернице би се требале примењивати на катодне материјале који нису НМЦ."
Чланак о овој студији појавио се у енергији природе у часопису. Поред КСУ, Амин, Лиу и Цханг, аутори аргоне су Ксианг Лиу, Венката Суриа Цхаитаниа Коллуру, Цхен Зхао, Иузи Лиу, Иузи Лиу, Лианг Иинг, Амин даали, Ианг Рен, Венкиан Ксу, Јунинг Денг, ТАО Зхоу, Цхенгјун Сун, Тао Зхоу, Минг Ду, и Зонгхаи Цхен. Научници из Националне лабораторије Беркелеи (Ванли Ианг, Кингтиан Ли и Универзитет Ксиамен), Универзитет Ксиамен (вентилатор Јинг-а, ЛИНГ ХУАНГ и СЗО) и Универзитета Тсингхуа (Донгсхенг Рен, Ксунинг Фенг и Мингао Оуианг).
О Аргонне центру за наноматеријали Центра за наноматеријали, један од пет америчког одељења за истраживачке центре за енергетску нанотехнологију, је премијерна национална корисничка институција за интердисциплинарној наноскално истраживање које је подржало америчко одељење за уред науке САД-а. Заједно, НСРЦ-ови формирају пакет комплементарних објеката који истраживачима пружају најсавременије могућности израде, прераде, обраде, карактеризације и моделирања наноскалних материјала и представљају највећу инвестицију инфраструктуре под националну иницијативу за нанотехнологију. НСРЦ се налази на америчком одељењу за енергетске мародерије у Аргоннеу, Броокхавен, Лавренце Беркелеи, Храст Ридге, Сандиа и Лос Аламос. Више информација о НСРЦ Дое-у, посетите ХТТПС: // наука .Ости .гов / УС ЕР - Ф А Ц ИТ ИЕ С / УС ЕР - Ф а ц и л ИЕ, тј.
Амерички одсек за напредни фотоонски извор фотона (АПС) у националној лабораторији Аргонне један је од најпродуктивнијих рендгенских извора на свету. АПС пружа рендгенски зраци високог интензитета на разнолику науку о материјалима, хемији, кондензованој материји физика, животни и примијењени истраживања и примењене истраживања. Ови рендгенски зраци су идеални за проучавање материјала и биолошких структура, дистрибуција елемената, хемијских, магнетних и електронских стања и технички важних инжењерских система свих врста, од батерија за млазнице за убризгавање горива, која су од виталног значаја за нашу националну економију, технологију. и тело основа здравља. Сваке године више од 5.000 истраживача користи АПС за објављивање више од 2.000 публикација које су детаљно описали важне откриве и решавање важних биолошких протеинских структура од корисника било којег другог рендгенског истраживачког центра. АПС научници и инжењери спроводе иновативне технологије које су основа за побољшање перформанси убрзивача и извора светлости. Ово укључује улазне уређаје који производе изузетно јарве рендгенске зраке које су истраживачи цени, сочива које фокусирају рендгенске снимке до неколико нанометара, инструмената који максимизирају начин на који рендгенски зраци комуницирају са узором и менаџментом истраживања АПС открића, а прикупљање и управљање истраживачким олакшицама АПС-а стварају огромне количине података.
Ова студија је користила ресурсе са напредног фотоонског извора, америчког одељења за енергетску канцеларију Центра за науку коју је управљала Национална лабораторија Аргонне за америчко одељење за енергетску канцеларију науке у оквиру уговора о уговору ДЕ-АЦ02-06ЦХ11357.
Национална лабораторија Аргонне настоји да реши хитни проблеми домаће науке и технологије. Као прва национална лабораторија у Сједињеним Државама, Аргонне води врхунско основно и примењено истраживање у готово свакој научној дисциплини. АРГОННЕ истраживачи блиско сарађују са истраживачима од стотина компанија, универзитета и федералних, државних и општинских агенција које ће им помоћи да реше одређене проблеме, унапреде америчко научно вођство и припреми нацију за бољу будућност. АРГОННЕ запошљава запослене из преко 60 земаља и управља Уцхицаго Аргонне, ЛЛЦ Министарства науке о америчком Министарству енергетике САД-а.
Канцеларија науке о америчком одељењу за енергетику је највећи заговорник основних истраживања основних истраживања у физичким наукама, радећи на решавању неких најпоузданијих питања нашег времена. За више информација посетите ХТТПС: // Енерги .гов / Наука о томе.