Undersikers by de FS-ôfdieling Energy's (DOE) fan Energy Argonson National Laboratory hawwe in lange skiednis fan Pioneering Discoveries op it fjild Lithium-Ion Batterijen. In protte fan dizze resultaten binne foar de batterij-katte, neamd NMC, Nikkel Mangaan en Kobalt Oxide. In batterij mei dizze kathode no macht de Chevrolet Bolt.
Arsonne-ûndersikers hawwe in oare trochbraak berikt yn NMC-cathodes. It nije struktuer fan it team koe de batterij duorsumer meitsje, duorsumer en feiliger meitsje, yn steat om te operearjen by heul hege voltages en leverje langere rangjes leverje.
"Wy hawwe no begelieding dat batterij-fabrikanten kinne brûke om hege druk te meitsjen, grinsleaze kathodematerialen," Khalil Amin, Argonne Fellow Emeritus.
"Besteande NMC-cathodes presintearje in major Hurdle foar hege spanningwurk," sei assistint chemist Guiliang Xu. Mei lading-ûntslach fytse, druppelt prestaasjes rap fanwege de foarming fan barsten yn 'e katode-dieltsjes. Foar desennia hawwe Batterij-ûndersikers op syk nei manieren om dizze barsten te reparearjen.
Ien metoade yn 'e ferline brûkte lytse sferyske dieltsjes gearstald út in protte folle lytsere dieltsjes. Grutte sferyske dieltsjes binne polycrynterij, mei kristalline domeinen fan ferskate oriïntaasjes. As gefolch hawwe se wat wittenskippers nôtgrinzen neame tusken dieltsjes, dy't de batterij kin wurde crack tidens in syklus. Om foar te kommen dat dizze kollega's fan Xu en Argonne earder in beskermjende polymeren fan elk polymer ûntwikkele. Dizze coating omlûkt grutte sferyske dieltsjes en lytsere dieltsjes binnen har.
In oare manier om dit soarte fan kraken te foarkommen is om single kristalpartikels te brûken. Electron Microskopie fan dizze dieltsjes toande dat se gjin grinzen hawwe.
It probleem foar it team wie dat cathodes makke fan coated polycrystals en single kristallen noch kreake by fytsen. Dêrom fierden se wiidweidige analyse fan dizze kathode materialen op 'e avansearre fotonboarne (APS) en sintrum foar Nanomaterialen (CNM) by de Amerikaanske ôfdieling fan' e Ingelske Science Center.
Ferskate rei-analyses waarden útfierd op fiif APS-earms (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C en 34-ID-E). It docht bliken dat wat wittenskippers tochten in inkele kristal wie, lykas werjûn troch elektron en röntgenmiksmikkem, hie eins in grins binnen. Scannen en oerdracht elektronmikroskopy fan CNMS befêstige dizze konklúzje.
'Doe't wy nei de oerflak fan dizze dieltsjes seagen, seagen se as single kristallen,' sei natuerist Wenjun Liu. 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 使用 使用 使用 使用 种 称为 加速器 加速器 显微镜 的 技术 技术 其他 时, 我们 发现 边界 隐藏 在.""Doe't wy lykwols in Technique neamde Synchrotron X-Ray Diffraksje Mikroskopy en oare techniken by APS, fûnen wy dat de grinzen binnen wiene ferburgen."
Hielendal is it team in metoade ûntwikkele om ien kristallen te produsearjen sûnder grinzen. Lytse sellen testen mei dizze single-Crystal Cathode by Hiel hege spanning toande in ferheegje yn 't 25% yn enerzjy opslach per ienheidsvolume mei suver gjin ferlies yn prestaasjes mear dan 100 testycles. Yn tsjinstelling hawwe NMC-cathoes gearstald út mearkristige kristallen of coated polycrystals lieten in kapasiteit drip fan 60% nei 88% oer itselde libben sjen.
Rekken fan atoomskaal iepenbiere it meganisme fan kathode kapasiteit fermindering. Neffens Maria Chang, binne in nanoscientist by CNM, grinzen wierskynliker ferlieze om soerstofatomen te ferliezen as de batterij wurdt beskuldige as gebieten fierder fan har ôf. Dit ferlies fan soerstof liedt ta degradaasje fan 'e sel-syklus.
"Us berekkeningen litte sjen hoe't de grins kin liede ta soerstof ta oxygen frijlitten by hege druk, dy't kin liede ta redusearre prestaasjes," sei Chan.
De grins eliminearje foarkomt soerstof evolúsje, wêrtroch't de feiligens en fytsstabiliteit ferbetterje fan 'e kathode. Oxygen Evolúsje mjittingen mei APS en in avansearre ljochtboarne by de Amerikaanske ôfdieling fan 'e Amerikaanske ôfdieling fan' e riviering fan Energy Berkeley National Laboratory befêstiget dizze konklúzje.
"No hawwe wy rjochtlinen dy't de fabrikanten foar batterij kinne brûke om kathode materialen te meitsjen dy't gjin grinzen hawwe en operearje by hege druk," Said Halil 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.""Rjochtlinen moatte jilde foar Cathode-materialen oars dan NMC."
In artikel oer dizze stúdzje ferskynde yn 'e sjoernaal natuer enerzjy. Njonken xu, amin, Liu en Chang binne de Argonne-auteurs xiangje, Venkatya Chaitanya Kolluru, Yuzi Liang, Yang Deng, Junjing Deng, Chengjun Sun, Tao Zhou, Ming Du, Ming Du, Ming Du, Ming Chen. Wittenskippers út it Lawrence Berkeley National Laboratory (Wanli Yang, qingtian Li, en Zengqing Zhuo (Jing-Gang Sun) en Tsinghua University (Dongsheng Ren, Xuning Feng en Mingao Ouyang).
Oer it Argonse-sintrum foar Nanomaterialen it sintrum foar Nanomaterialen, ien fan fiif Amerikaanske ôfdieling Nanotechnology Sintra foar ynterdissiplinêr NANOSCAn-ynstelling stipe troch de Amerikaanske ôfdieling fan 'e Office fan Enerzjy. Tegearre foarmje NSRC's in suite fan komplementêre fasiliteiten dy't ûndersikers leverje mei tastimming fan steat om te fabrikalisearjen, te ferwurkjen, karakterisearjen en fertsjinwurdigje de grutste ynfrastruktuer ynvestearring ûnder it initting fan Nanotechnology. De NSRC leit oan 'e FS-ôfdieling enerzjy Nasjonale laboratoaren yn Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, EAK RUNGE, Sandia, Sandia, en Los Alamos. Besykje foar mear ynformaasje oer de NSRC Doe, besykje https: // wittenskip .GOV / US - F a c i ljochte IE s / us er, ie ie IE s - at -a Glance.
De Amerikaanske ôfdieling fan 'e FS-ôfdieling Enerzjy's Avansearre Foton Boarne (APS) by Argonne National Laboratory is ien fan' e meast produktive X-ray-boarnen yn 'e wrâld. APS biedt hege ynsets-rays nei in ferskaat ûndersyksmienskip yn materiaalwittenskip, skiekunde, kondensearre saak fysika, libbens en miljeu-wittenskippen. Dizze röntgenfoto's binne ideaal foar studearjen fan materialen en biologyske struktueren, gemyske, magnetyske en elektroanyske systemen fan 'e batten, dy't ysal binne, wat binne essensjeel foar ús nasjonale ekonomy, technology. en lichem de basis fan sûnens. Elk jier brûke mear dan 5.000 ûndersikers om mear dan 2.000 publikaasjes te publisearjen fan wichtige ûntdekkingen en oplosse mear wichtige biologyske proteïne struktueren dan brûkers fan elk oar X-Ray Resinsjes Center. APS-wittenskippers en yngenieurs ymplementearje ynnovative technologyen dy't de basis binne dy't de basis binne foar it ferbetterjen fan de prestaasjes fan accelerators en ljochte boarnen. Dit omfettet ynfierapparaten dy't ekstreem ljochte röntgenstralen produsearders produsearje troch ûndersikers dy't rydt yn ynteraksje mei de stekteren, en de kolleksje en behear fan APS-ûntdekkingen fan APS-Discover of APS-Discover of APS-Discover of APS-Discover of APS-Discover of APS-Discover of APS-Discover of APS-Discover of APS-Discover of APS.
Dizze stúdzje brûkte boarnen fan avansearre fotonboarne, in Amerikaanske ôfdieling enerzjy-kantoar fan science-brûker sintrum eksploitearre troch aronne National Office of Energy Office of Energy Office of Energy Office of Science Under Contract Number de-AC02-06ch11357.
De Argonsone National Laboratory stribbet nei it opleveringen fan 'e drukpersoanen fan húslik wittenskip en technology. As it earste nasjonale laboratoarium yn 'e Feriene Steaten, liedt Argonne Cutting-Edge Basic en oanfrege ûndersyk yn frijwol elke wittenskiplike dissipline. Argonne ûndersikers wurkje nau gear mei ûndersikers fan hûnderten bedriuwen, universeelen, en federale, en gemeente, en gemeente, en gemeenten om spesifike problemen te lossen, en de naasje tariede op in bettere takomst. Argonne wurket meiwurkers fan mear dan 60 lannen en wurdt betsjinne troch Uchicago Argonne, LLC fan 'e Amerikaanske ôfdieling fan' e Office fan Evience.
It Offinsje fan 'e wittenskip fan' e Amerikaanske ôfdieling fan 'e nij ôfdieling is de grutste foarstanner fan basisûndersyk yn' e fysike wittenskippen, wurkje om guon fan 'e meast drukke problemen fan ús tiid te adressearjen. Besykje HTTA-ynformaasje https: // enerzjy. En Energy .gov / wittenskip iens.