அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையின் (DOE) ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வக ஆராய்ச்சியாளர்கள் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் துறையில் முன்னோடி கண்டுபிடிப்புகளில் நீண்ட வரலாற்றைக் கொண்டுள்ளனர். இந்த முடிவுகளில் பல NMC எனப்படும் பேட்டரி கேத்தோடு, நிக்கல் மாங்கனீசு மற்றும் கோபால்ட் ஆக்சைடுக்கானவை. இந்த கேத்தோடு கொண்ட ஒரு பேட்டரி இப்போது செவ்ரோலெட் போல்ட்டை இயக்குகிறது.
ஆர்கோன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் NMC கத்தோட்களில் மற்றொரு திருப்புமுனையை அடைந்துள்ளனர். குழுவின் புதிய சிறிய கத்தோட் துகள் அமைப்பு பேட்டரியை மிகவும் நீடித்ததாகவும் பாதுகாப்பானதாகவும் மாற்றும், மிக அதிக மின்னழுத்தங்களில் இயங்கக்கூடியதாகவும் நீண்ட பயண வரம்புகளை வழங்கும்.
"உயர் அழுத்த, எல்லையற்ற கேத்தோடு பொருட்களை உருவாக்க பேட்டரி உற்பத்தியாளர்கள் பயன்படுத்தக்கூடிய வழிகாட்டுதல்கள் இப்போது எங்களிடம் உள்ளன," என்று ஆர்கோன் ஃபெலோ எமரிட்டஸ் கலீல் அமின்.
"தற்போதுள்ள NMC கேத்தோட்கள் உயர் மின்னழுத்த வேலைக்கு ஒரு பெரிய தடையாக உள்ளன," என்று உதவி வேதியியலாளர் குலியாங் சூ கூறினார். சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சியுடன், கேத்தோட் துகள்களில் விரிசல்கள் உருவாகுவதால் செயல்திறன் வேகமாகக் குறைகிறது. பல தசாப்தங்களாக, பேட்டரி ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த விரிசல்களை சரிசெய்வதற்கான வழிகளைத் தேடி வருகின்றனர்.
கடந்த காலத்தில் ஒரு முறை பல சிறிய துகள்களால் ஆன சிறிய கோளத் துகள்களைப் பயன்படுத்தியது. பெரிய கோளத் துகள்கள் பாலிகிரிஸ்டலின் ஆகும், பல்வேறு நோக்குநிலைகளின் படிக களங்களைக் கொண்டுள்ளன. இதன் விளைவாக, அவை துகள்களுக்கு இடையில் விஞ்ஞானிகள் தானிய எல்லைகள் என்று அழைக்கின்றன, இது ஒரு சுழற்சியின் போது பேட்டரி விரிசல் ஏற்பட வழிவகுக்கும். இதைத் தடுக்க, சூ மற்றும் ஆர்கோனின் சகாக்கள் முன்பு ஒவ்வொரு துகளையும் சுற்றி ஒரு பாதுகாப்பு பாலிமர் பூச்சு ஒன்றை உருவாக்கினர். இந்த பூச்சு பெரிய கோளத் துகள்களையும் அவற்றுக்குள் சிறிய துகள்களையும் சூழ்ந்துள்ளது.
இந்த வகையான விரிசலைத் தவிர்ப்பதற்கான மற்றொரு வழி ஒற்றை படிகத் துகள்களைப் பயன்படுத்துவது. இந்தத் துகள்களின் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி அவற்றுக்கு எல்லைகள் இல்லை என்பதைக் காட்டியது.
பூசப்பட்ட பாலிகிரிஸ்டல்கள் மற்றும் ஒற்றை படிகங்களால் செய்யப்பட்ட கேத்தோடுகள் சைக்கிள் ஓட்டுதலின் போது இன்னும் விரிசல் அடைந்ததுதான் குழுவிற்கு பிரச்சனையாக இருந்தது. எனவே, அவர்கள் அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் ஆர்கோன் அறிவியல் மையத்தில் உள்ள மேம்பட்ட ஃபோட்டான் மூல (APS) மற்றும் நானோ பொருட்களுக்கான மையத்தில் (CNM) இந்த கேத்தோடு பொருட்களின் விரிவான பகுப்பாய்வை நடத்தினர்.
ஐந்து APS கைகளில் (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C மற்றும் 34-ID-E) பல்வேறு எக்ஸ்-கதிர் பகுப்பாய்வுகள் செய்யப்பட்டன. எலக்ட்ரான் மற்றும் எக்ஸ்-கதிர் நுண்ணோக்கியால் காட்டப்பட்டபடி, விஞ்ஞானிகள் ஒற்றை படிகமாக நினைத்தது உண்மையில் உள்ளே ஒரு எல்லையைக் கொண்டிருந்தது என்பது தெரியவந்துள்ளது. CNMகளின் ஸ்கேனிங் மற்றும் டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி இந்த முடிவை உறுதிப்படுத்தியது.
"இந்தத் துகள்களின் மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பைப் பார்த்தபோது, ​​அவை ஒற்றைப் படிகங்களைப் போலவே இருந்தன" என்று இயற்பியலாளர் வென்ஜுன் லியு கூறினார். 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。” <“நீங்கள்我们 发现 边界 隐藏 在。”"இருப்பினும், APS இல் சின்க்ரோட்ரான் எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் மைக்ரோஸ்கோபி மற்றும் பிற நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தியபோது, ​​எல்லைகள் உள்ளே மறைந்திருப்பதைக் கண்டறிந்தோம்."
முக்கியமாக, எல்லைகள் இல்லாமல் ஒற்றை படிகங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான ஒரு முறையை குழு உருவாக்கியுள்ளது. மிக அதிக மின்னழுத்தங்களில் இந்த ஒற்றை-படிக கேத்தோடுடன் சிறிய செல்களைச் சோதித்ததில், 100 சோதனை சுழற்சிகளுக்கு மேல் செயல்திறனில் எந்த இழப்பும் இல்லாமல் ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு ஆற்றல் சேமிப்பில் 25% அதிகரிப்பு காணப்பட்டது. இதற்கு நேர்மாறாக, பல-இடைமுக ஒற்றை படிகங்கள் அல்லது பூசப்பட்ட பாலிகிரிஸ்டல்களால் ஆன NMC கேத்தோடுகள் அதே வாழ்நாளில் 60% முதல் 88% வரை திறன் வீழ்ச்சியைக் காட்டின.
அணு அளவிலான கணக்கீடுகள் கேத்தோடு மின்தேக்கக் குறைப்பின் பொறிமுறையை வெளிப்படுத்துகின்றன. CNM இன் நானோ விஞ்ஞானி மரியா சாங்கின் கூற்றுப்படி, பேட்டரி சார்ஜ் செய்யப்படும்போது எல்லைகள் அவற்றிலிருந்து தொலைவில் உள்ள பகுதிகளை விட ஆக்ஸிஜன் அணுக்களை இழக்க அதிக வாய்ப்புள்ளது. இந்த ஆக்ஸிஜன் இழப்பு செல் சுழற்சியின் சிதைவுக்கு வழிவகுக்கிறது.
"எங்கள் கணக்கீடுகள் எல்லை எவ்வாறு அதிக அழுத்தத்தில் ஆக்ஸிஜனை வெளியிட வழிவகுக்கும் என்பதைக் காட்டுகிறது, இது செயல்திறனைக் குறைக்க வழிவகுக்கும்" என்று சான் கூறினார்.
எல்லையை நீக்குவது ஆக்ஸிஜன் பரிணாமத்தைத் தடுக்கிறது, இதன் மூலம் கேத்தோடின் பாதுகாப்பு மற்றும் சுழற்சி நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது. அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையின் லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகத்தில் APS மற்றும் மேம்பட்ட ஒளி மூலத்துடன் கூடிய ஆக்ஸிஜன் பரிணாம அளவீடுகள் இந்த முடிவை உறுதிப்படுத்துகின்றன.
"எல்லைகள் இல்லாத மற்றும் உயர் அழுத்தத்தில் செயல்படும் கேத்தோடு பொருட்களை உருவாக்க பேட்டரி உற்பத்தியாளர்கள் பயன்படுத்தக்கூடிய வழிகாட்டுதல்கள் இப்போது எங்களிடம் உள்ளன," என்று ஆர்கோன் ஃபெலோ எமரிட்டஸ் கலீல் அமின் கூறினார். 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。”"NMC அல்லாத பிற கத்தோட் பொருட்களுக்கும் வழிகாட்டுதல்கள் பொருந்த வேண்டும்."
இந்த ஆய்வு பற்றிய கட்டுரை நேச்சர் எனர்ஜி இதழில் வெளிவந்துள்ளது. Xu, Amin, Liu மற்றும் Chang ஆகியோரைத் தவிர, Argone ஆசிரியர்கள் Xiang Liu, Venkata Surya Chaitanya Kolluru, Chen Zhao, Xinwei Zhou, Yuzi Liu, Liang Ying, Amin Daali, Yang Ren, Wenqian Xu , Junjing Deng, Inhui Zu Zuong, Taengui Zuong, Taiango, சென். லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகம் (வான்லி யாங், கிங்டியன் லி மற்றும் ஜெங்கிங் ஜுவோ), ஜியாமென் பல்கலைக்கழகம் (ஜிங்-ஜிங் ஃபேன், லிங் ஹுவாங் மற்றும் ஷி-காங் சன்) மற்றும் சிங்குவா பல்கலைக்கழகம் (டாங்ஷெங் ரென், க்சுனிங் ஃபெங் மற்றும் மிங்காவோ ஓயுயாங்) விஞ்ஞானிகள்.
நானோ பொருட்களுக்கான ஆர்கோன் மையம் பற்றி அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் ஐந்து நானோ தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சி மையங்களில் ஒன்றான நானோ பொருட்கள் மையம், அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் அறிவியல் அலுவலகத்தால் ஆதரிக்கப்படும் இடைநிலை நானோ அளவிலான ஆராய்ச்சிக்கான முதன்மையான தேசிய பயனர் நிறுவனமாகும். ஒன்றாக, NSRCகள், ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு நானோ அளவிலான பொருட்களை உருவாக்குதல், செயலாக்குதல், வகைப்படுத்துதல் மற்றும் மாடலிங் செய்வதற்கான அதிநவீன திறன்களை வழங்கும் நிரப்பு வசதிகளின் தொகுப்பை உருவாக்குகின்றன மற்றும் தேசிய நானோ தொழில்நுட்ப முன்முயற்சியின் கீழ் மிகப்பெரிய உள்கட்டமைப்பு முதலீட்டை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகின்றன. NSRC, ஆர்கோன், புரூக்ஹேவன், லாரன்ஸ் பெர்க்லி, ஓக் ரிட்ஜ், சாண்டியா மற்றும் லாஸ் அலமோஸில் உள்ள அமெரிக்க எரிசக்தி துறை தேசிய ஆய்வகங்களில் அமைந்துள்ளது. NSRC DOE பற்றிய கூடுதல் தகவலுக்கு, https://science.osti.gov/User-Facilitiees/User-Facilitiees-at-aGlance ஐப் பார்வையிடவும்.
ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகத்தில் உள்ள அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையின் மேம்பட்ட ஃபோட்டான் மூலமானது (APS) உலகின் மிகவும் உற்பத்தித் திறன் கொண்ட எக்ஸ்-கதிர் மூலங்களில் ஒன்றாகும். APS, பொருட்கள் அறிவியல், வேதியியல், அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியல், வாழ்க்கை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அறிவியல் மற்றும் பயன்பாட்டு ஆராய்ச்சி ஆகியவற்றில் பல்வேறு ஆராய்ச்சி சமூகத்திற்கு உயர்-தீவிர எக்ஸ்-கதிர்களை வழங்குகிறது. இந்த எக்ஸ்-கதிர்கள் பொருட்கள் மற்றும் உயிரியல் கட்டமைப்புகள், தனிமங்களின் விநியோகம், வேதியியல், காந்த மற்றும் மின்னணு நிலைகள் மற்றும் பேட்டரிகள் முதல் எரிபொருள் உட்செலுத்தி முனைகள் வரை அனைத்து வகையான தொழில்நுட்ப ரீதியாக முக்கியமான பொறியியல் அமைப்புகளையும் ஆய்வு செய்வதற்கு ஏற்றவை, அவை நமது தேசிய பொருளாதாரம், தொழில்நுட்பம் மற்றும் உடல் ஆரோக்கியத்தின் அடிப்படைக்கு இன்றியமையாதவை. ஒவ்வொரு ஆண்டும், 5,000 க்கும் மேற்பட்ட ஆராய்ச்சியாளர்கள் APS ஐப் பயன்படுத்தி முக்கியமான கண்டுபிடிப்புகளை விவரிக்கும் மற்றும் வேறு எந்த எக்ஸ்-கதிர் ஆராய்ச்சி மையத்தின் பயனர்களையும் விட மிக முக்கியமான உயிரியல் புரத கட்டமைப்புகளைத் தீர்க்கும் 2,000 க்கும் மேற்பட்ட வெளியீடுகளை வெளியிடுகின்றனர். APS விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்கள் முடுக்கிகள் மற்றும் ஒளி மூலங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான அடிப்படையான புதுமையான தொழில்நுட்பங்களை செயல்படுத்துகின்றனர். இதில் ஆராய்ச்சியாளர்களால் பாராட்டப்படும் மிகவும் பிரகாசமான எக்ஸ்-கதிர்களை உருவாக்கும் உள்ளீட்டு சாதனங்கள், சில நானோமீட்டர்கள் வரை எக்ஸ்-கதிர்களை மையப்படுத்தும் லென்ஸ்கள், ஆய்வுக்கு உட்பட்ட மாதிரியுடன் எக்ஸ்-கதிர்கள் தொடர்பு கொள்ளும் விதத்தை அதிகப்படுத்தும் கருவிகள் மற்றும் APS கண்டுபிடிப்புகளின் சேகரிப்பு மற்றும் மேலாண்மை ஆகியவை அடங்கும். ஆராய்ச்சி மிகப்பெரிய தரவு அளவுகளை உருவாக்குகிறது.
இந்த ஆய்வு, DE-AC02-06CH11357 என்ற ஒப்பந்த எண்ணின் கீழ், அமெரிக்க எரிசக்தித் துறை அறிவியல் அலுவலகத்திற்காக ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகத்தால் இயக்கப்படும் அமெரிக்க எரிசக்தித் துறை அறிவியல் அலுவலக பயனர் மையமான அட்வான்ஸ்டு ஃபோட்டான் சோர்ஸின் வளங்களைப் பயன்படுத்தியது.
ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகம் உள்நாட்டு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் அழுத்தமான பிரச்சினைகளைத் தீர்க்க பாடுபடுகிறது. அமெரிக்காவின் முதல் தேசிய ஆய்வகமாக, ஆர்கோன் கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு அறிவியல் துறையிலும் அதிநவீன அடிப்படை மற்றும் பயன்பாட்டு ஆராய்ச்சியை நடத்துகிறது. ஆர்கோன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் நூற்றுக்கணக்கான நிறுவனங்கள், பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் கூட்டாட்சி, மாநில மற்றும் நகராட்சி நிறுவனங்களின் ஆராய்ச்சியாளர்களுடன் நெருக்கமாகப் பணியாற்றி, குறிப்பிட்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்கவும், அமெரிக்க அறிவியல் தலைமையை மேம்படுத்தவும், சிறந்த எதிர்காலத்திற்கு தேசத்தைத் தயார்படுத்தவும் உதவுகிறார்கள். ஆர்கோன் 60 க்கும் மேற்பட்ட நாடுகளைச் சேர்ந்த ஊழியர்களைப் பணியமர்த்துகிறது மற்றும் அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையின் அறிவியல் அலுவலகத்தின் யுசிகாகோ ஆர்கோன், எல்எல்சியால் இயக்கப்படுகிறது.
அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையின் அறிவியல் அலுவலகம், இயற்பியல் அறிவியலில் அடிப்படை ஆராய்ச்சியின் நாட்டின் மிகப்பெரிய ஆதரவாளராகும், இது நமது காலத்தின் மிக முக்கியமான சில பிரச்சினைகளைத் தீர்க்க செயல்படுகிறது. மேலும் தகவலுக்கு, https://​energy​.gov/​science​ience ஐப் பார்வையிடவும்.