آمريڪي توانائي کاتي (DOE) جي آرگون نيشنل ليبارٽري جي محققن وٽ ليٿيم آئن بيٽرين جي ميدان ۾ اهم دريافتن جي هڪ ڊگهي تاريخ آهي. انهن مان ڪيترائي نتيجا بيٽري ڪيٿوڊ لاءِ آهن، جنهن کي NMC سڏيو ويندو آهي، نڪل مينگنيز ۽ ڪوبالٽ آڪسائيڊ. هن ڪيٿوڊ سان هڪ بيٽري هاڻي شيورليٽ بولٽ کي طاقت ڏئي ٿي.
آرگون جي محققن اين ايم سي ڪيٿوڊس ۾ هڪ ٻي ڪاميابي حاصل ڪئي آهي. ٽيم جي نئين ننڍڙي ڪيٿوڊ پارٽيڪل جي جوڙجڪ بيٽري کي وڌيڪ پائيدار ۽ محفوظ بڻائي سگهي ٿي، تمام گهڻي وولٽيج تي ڪم ڪرڻ جي قابل ۽ ڊگهي سفر جي حد فراهم ڪري سگهي ٿي.
"اسان وٽ هاڻي هدايتون آهن جيڪي بيٽري ٺاهيندڙ تيز دٻاءُ، سرحد کان سواءِ ڪيٿوڊ مواد ٺاهڻ لاءِ استعمال ڪري سگهن ٿا،" خليل امين، ارگون فيلو ايمريٽس.
"موجوده اين ايم سي ڪيٿوڊز هاءِ وولٽيج ڪم لاءِ هڪ وڏي رڪاوٽ پيش ڪن ٿا،" اسسٽنٽ ڪيمسٽ گيليانگ زو چيو. چارج-ڊسچارج سائيڪلنگ سان، ڪيٿوڊ ذرڙن ۾ دراڙ جي ٺهڻ جي ڪري ڪارڪردگي تيزي سان گهٽجي ويندي آهي. ڏهاڪن کان، بيٽري جا محقق انهن دراڙن کي مرمت ڪرڻ جا طريقا ڳولي رهيا آهن.
ماضي ۾ هڪ طريقو ننڍڙن گولائي ذرڙن کي استعمال ڪندو هو جيڪي تمام ننڍڙن ذرڙن تي مشتمل هوندا هئا. وڏا گولائي ذرڙا پولي ڪرسٽل لائن هوندا آهن، جن ۾ مختلف رخن جا ڪرسٽل لائن ڊومين هوندا آهن. نتيجي طور، انهن وٽ ذرڙن جي وچ ۾ اناج جون حدون هونديون آهن، جيڪي هڪ چڪر دوران بيٽري کي ٽوڙڻ جو سبب بڻجي سگهن ٿيون. ان کي روڪڻ لاءِ، زو ۽ آرگون جي ساٿين اڳ ۾ هر ذرڙي جي چوڌاري هڪ حفاظتي پوليمر ڪوٽنگ تيار ڪئي هئي. هي ڪوٽنگ وڏن گولائي ذرڙن ۽ انهن جي اندر ننڍڙن ذرڙن کي گهيرو ڪري ٿي.
هن قسم جي ٽڪراءَ کان بچڻ جو ٻيو طريقو سنگل ڪرسٽل پارٽيڪلز استعمال ڪرڻ آهي. انهن ذرڙن جي اليڪٽران مائڪروسڪوپي ڏيکاريو ته انهن جون ڪا به حد ناهي.
ٽيم لاءِ مسئلو اهو هو ته ڪوٽيڊ پولي ڪرسٽلز ۽ سنگل ڪرسٽلز مان ٺهيل ڪيٿوڊ اڃا تائين سائيڪل هلائڻ دوران ٽٽي پوندا آهن. تنهن ڪري، انهن آمريڪي توانائي کاتي جي آرگون سائنس سينٽر ۾ ايڊوانسڊ فوٽون سورس (APS) ۽ سينٽر فار نانو ميٽيريلز (CNM) ۾ انهن ڪيٿوڊ مواد جو وسيع تجزيو ڪيو.
پنج APS هٿن (11-BM، 20-BM، 2-ID-D، 11-ID-C ۽ 34-ID-E) تي مختلف ايڪس ري تجزيا ڪيا ويا. اهو ظاهر ٿيو ته سائنسدانن جيڪو هڪ سنگل ڪرسٽل سمجهيو هو، جيئن اليڪٽران ۽ ايڪس ري مائڪروسڪوپي پاران ڏيکاريل آهي، اصل ۾ اندر هڪ حد هئي. CNMs جي اسڪيننگ ۽ ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسڪوپي هن نتيجي جي تصديق ڪئي.
"جڏهن اسان انهن ذرڙن جي مٿاڇري جي شڪل کي ڏٺو، اهي سنگل ڪرسٽل وانگر نظر آيا،" فزڪس دان وينجن ليو چيو. 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 种 称为 同步 加速器 x 射线 显微镜 的技术 使用和和发现 边界 隐藏 在.”"بهرحال، جڏهن اسان APS ۾ سنڪروٽرون ايڪس ري ڊفرڪشن مائڪروسڪوپي ۽ ٻين ٽيڪنڪن کي استعمال ڪيو، ته اسان ڏٺو ته حدون اندر لڪيل هيون."
اهم ڳالهه اها آهي ته ٽيم هڪ طريقو تيار ڪيو آهي جنهن سان بغير ڪنهن حد جي سنگل ڪرسٽل پيدا ڪري سگهجي ٿو. هن سنگل-ڪرسٽل ڪيٿوڊ سان ننڍڙن سيلز کي تمام گهڻي وولٽيج تي جانچڻ سان في يونٽ حجم ۾ توانائي جي اسٽوريج ۾ 25 سيڪڙو واڌ نظر آئي، 100 ٽيسٽ سائيڪلن دوران ڪارڪردگي ۾ عملي طور تي ڪو به نقصان نه ٿيو. ان جي ابتڙ، ملٽي انٽرفيس سنگل ڪرسٽل يا ڪوٽيڊ پولي ڪرسٽلز تي مشتمل NMC ڪيٿوڊس ساڳئي زندگي ۾ 60 سيڪڙو کان 88 سيڪڙو تائين گنجائش ۾ گهٽتائي ڏيکاري.
ايٽمي پيماني جي حسابن مان ڪيٿوڊ ڪيپيسٽينس گهٽائڻ جي ميڪانيزم کي ظاهر ٿئي ٿو. سي اين ايم جي هڪ نانو سائنسدان ماريا چانگ جي مطابق، جڏهن بيٽري چارج ڪئي ويندي آهي ته حدون انهن کان پري علائقن جي ڀيٽ ۾ آڪسيجن ايٽم وڃائڻ جو امڪان وڌيڪ هونديون آهن. آڪسيجن جو هي نقصان سيل چڪر جي تباهي جو سبب بڻجي ٿو.
"اسان جا حساب ڏيکارين ٿا ته ڪيئن حد تيز دٻاءُ تي آڪسيجن ڇڏڻ جو سبب بڻجي سگهي ٿي، جيڪا ڪارڪردگي گهٽائي سگهي ٿي،" چان چيو.
حد کي ختم ڪرڻ آڪسيجن جي ارتقا کي روڪي ٿو، ان ڪري ڪيٿوڊ جي حفاظت ۽ چڪر واري استحڪام کي بهتر بڻائي ٿو. آمريڪي توانائي کاتي جي لارنس برڪلي نيشنل ليبارٽري ۾ APS ۽ هڪ جديد روشني جي ذريعن سان آڪسيجن جي ارتقا جي ماپ هن نتيجي جي تصديق ڪن ٿا.
"هاڻي اسان وٽ هدايتون آهن جيڪي بيٽري ٺاهيندڙ ڪيٿوڊ مواد ٺاهڻ لاءِ استعمال ڪري سگهن ٿا جن جي ڪا به حد ناهي ۽ اهي تيز دٻاءُ تي ڪم ڪن ٿا،" خليل امين، آرگون فيلو ايمريٽس چيو. 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.”"هدايتون اين ايم سي کان سواءِ ڪيٿوڊ مواد تي لاڳو ٿيڻ گهرجن."
هن مطالعي بابت هڪ مضمون جرنل ۾ ظاهر ٿيو نيچر انرجي. سو، امين، ليو ۽ چانگ کان علاوه ارگون جي ليکڪن ۾ زيانگ ليو، وينڪاتا سوريا چيتانيا ڪولورو، چن ژاؤ، زن وي زو، يوزي ليو، ليانگ ينگ، امين دالي، يانگ رين، وانچيان سو، جنجنگ دينگ، انهوئي هوانگ، سنگائي ژونگ، سنگائي ژونگ ۽ چينگ هو. لارنس برڪلي نيشنل ليبارٽري (وانلي يانگ، ڪنگٽين لي، ۽ زينگ قنگ زو) جا سائنسدان، زيامن يونيورسٽي (جينگ-جنگ فين، لنگ هوانگ ۽ شي-گنگ سن) ۽ سنگوا يونيورسٽي (ڊونگ شينگ رين، زننگ فينگ ۽ منگاؤ اويوانگ).
آرگون سينٽر فار نانو ميٽيريلز بابت، سينٽر فار نانو ميٽيريلز، آمريڪا جي توانائي کاتي جي پنجن نانو ٽيڪنالاجي ريسرچ سينٽرن مان هڪ، بين الضابطه نانو اسڪيل ريسرچ لاءِ هڪ اعليٰ قومي صارف ادارو آهي جيڪو آمريڪي توانائي کاتي جي سائنس جي آفيس جي مدد سان ڪم ڪري ٿو. گڏجي، اين ايس آر سيز مڪمل سهولتن جو هڪ سوٽ ٺاهين ٿا جيڪي محققن کي نانو اسڪيل مواد ٺاهڻ، پروسيسنگ، خاصيت ڏيڻ ۽ ماڊلنگ لاءِ جديد صلاحيتون فراهم ڪن ٿا ۽ نيشنل نانو ٽيڪنالاجي انيشيئيٽو تحت سڀ کان وڏي انفراسٽرڪچر سيڙپڪاري جي نمائندگي ڪن ٿا. اين ايس آر سي آرگون، بروڪ هيون، لارنس برڪلي، اوڪ رج، سينڊيا ۽ لاس الاموس ۾ آمريڪي توانائي کاتي جي نيشنل ليبارٽريز ۾ واقع آهي. اين ايس آر سي ڊي او اي بابت وڌيڪ معلومات لاءِ، https://​science​.osti​.gov/​Us​er​-​F​a​c​i​lit​​s​/ ​Us​ er​-​F​a​c​i​l​it​ie​s​-​at​-a​Glance تي وڃو.
آمريڪي ڊپارٽمينٽ آف انرجي جو ايڊوانسڊ فوٽون سورس (APS) آرگون نيشنل ليبارٽري ۾ دنيا جي سڀ کان وڌيڪ پيداواري ايڪس ري ذريعن مان هڪ آهي. APS مواد سائنس، ڪيمسٽري، ڪنڊينسڊ ميٽر فزڪس، زندگي ۽ ماحولياتي سائنس، ۽ اپلائيڊ ريسرچ ۾ متنوع ريسرچ ڪميونٽي کي تيز شدت وارا ايڪس ري فراهم ڪري ٿو. اهي ايڪس ري مواد ۽ حياتياتي ڍانچي، عنصرن جي ورڇ، ڪيميائي، مقناطيسي ۽ اليڪٽرانڪ رياستن، ۽ هر قسم جي ٽيڪنيڪل طور تي اهم انجنيئرنگ سسٽم جي مطالعي لاءِ مثالي آهن، بيٽرين کان وٺي فيول انجيڪٽر نوزل ​​تائين، جيڪي اسان جي قومي معيشت، ٽيڪنالاجي ۽ جسم جي صحت لاءِ اهم آهن. هر سال، 5,000 کان وڌيڪ محقق APS استعمال ڪندا آهن 2,000 کان وڌيڪ اشاعتون شايع ڪرڻ لاءِ جيڪي اهم دريافتن جي تفصيل ڏين ٿيون ۽ ڪنهن به ٻئي ايڪس ري ريسرچ سينٽر جي استعمال ڪندڙن کان وڌيڪ اهم حياتياتي پروٽين جي ڍانچي کي حل ڪن ٿيون. APS سائنسدان ۽ انجنيئر جديد ٽيڪنالاجيون لاڳو ڪري رهيا آهن جيڪي ايڪسيليٽر ۽ روشني ذريعن جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ لاءِ بنياد آهن. ان ۾ ان پٽ ڊوائيسز شامل آهن جيڪي محققن پاران قيمتي انتهائي روشن ايڪس ري پيدا ڪن ٿا، لينس جيڪي ايڪس ري کي ڪجهه نانو ميٽرن تائين فوڪس ڪن ٿا، اوزار جيڪي ايڪس ري مطالعي هيٺ نموني سان رابطي ۾ اچڻ جي طريقي کي وڌ کان وڌ ڪن ٿا، ۽ APS دريافتن جو مجموعو ۽ انتظام تحقيق وڏي ڊيٽا حجم پيدا ڪري ٿي.
هن مطالعي ۾ ايڊوانسڊ فوٽون سورس جا وسيلا استعمال ڪيا ويا، جيڪو آمريڪي ڊپارٽمينٽ آف انرجي آفيس آف سائنس يوزر سينٽر آهي جيڪو آرگون نيشنل ليبارٽري پاران آمريڪي ڊپارٽمينٽ آف انرجي آفيس آف سائنس لاءِ ڪانٽريڪٽ نمبر DE-AC02-06CH11357 تحت هلائي رهيو آهي.
آرگون نيشنل ليبارٽري گهريلو سائنس ۽ ٽيڪنالاجي جي اهم مسئلن کي حل ڪرڻ جي ڪوشش ڪري ٿي. آمريڪا ۾ پهرين قومي ليبارٽري جي حيثيت سان، آرگون تقريبن هر سائنسي شعبي ۾ جديد بنيادي ۽ لاڳو ٿيل تحقيق ڪري ٿو. آرگون جا محقق سوين ڪمپنين، يونيورسٽين، ۽ وفاقي، رياستي ۽ ميونسپل ايجنسين جي محققن سان ويجهي سان ڪم ڪن ٿا ته جيئن انهن کي مخصوص مسئلن کي حل ڪرڻ، آمريڪي سائنسي قيادت کي اڳتي وڌائڻ، ۽ قوم کي بهتر مستقبل لاءِ تيار ڪرڻ ۾ مدد ملي سگهي. آرگون 60 کان وڌيڪ ملڪن جي ملازمن کي ملازمت ڏئي ٿو ۽ يو ايس ڊپارٽمينٽ آف انرجي جي آفيس آف سائنس جي يو شيڪاگو آرگون، ايل ايل سي پاران هلائي ٿو.
آمريڪي توانائي کاتي جو سائنس جو دفتر ملڪ ۾ جسماني سائنس ۾ بنيادي تحقيق جو سڀ کان وڏو حامي آهي، جيڪو اسان جي وقت جي ڪجهه اهم مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ ڪم ڪري رهيو آهي. وڌيڪ معلومات لاءِ، https://​energy​.gov/​science​ience تي وڃو.