அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் (DOE) ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் துறையில் முன்னோடி கண்டுபிடிப்புகளின் நீண்ட வரலாற்றைக் கொண்டுள்ளனர். இந்த முடிவுகளில் பெரும்பாலானவை என்எம்சி, நிக்கல் மாங்கனீஸ் மற்றும் கோபால்ட் ஆக்சைடு எனப்படும் பேட்டரி கேத்தோடிற்கானவை. இந்த கேத்தோடுடன் கூடிய பேட்டரி இப்போது செவர்லே போல்ட்டை இயக்குகிறது.
ஆர்கோன் ஆராய்ச்சியாளர்கள் என்எம்சி கேத்தோட்களில் மற்றொரு முன்னேற்றத்தை அடைந்துள்ளனர். குழுவின் புதிய சிறிய கத்தோட் துகள் அமைப்பு பேட்டரியை அதிக நீடித்த மற்றும் பாதுகாப்பானதாக மாற்றும், மிக அதிக மின்னழுத்தத்தில் செயல்பட முடியும் மற்றும் நீண்ட பயண வரம்புகளை வழங்க முடியும்.
"பேட்டரி உற்பத்தியாளர்கள் உயர் அழுத்த, எல்லையற்ற கேத்தோடு பொருட்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தக்கூடிய வழிகாட்டுதல் இப்போது எங்களிடம் உள்ளது," கலீல் அமின், ஆர்கோன் ஃபெலோ எமிரிட்டஸ்.
"தற்போதுள்ள என்எம்சி கேத்தோட்கள் உயர் மின்னழுத்த வேலைக்கு ஒரு பெரிய தடையாக இருக்கிறது" என்று உதவி வேதியியலாளர் குலியாங் சூ கூறினார். சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சைக்கிள் ஓட்டுதலுடன், கேத்தோடு துகள்களில் விரிசல் உருவாவதால் செயல்திறன் வேகமாக 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, பல்வேறு நோக்குநிலைகளின் படிகக் களங்களைக் கொண்டவை. இதன் விளைவாக, விஞ்ஞானிகள் துகள்களுக்கு இடையில் தானிய எல்லைகள் என்று அழைக்கிறார்கள், இது ஒரு சுழற்சியின் போது பேட்டரியில் விரிசல் ஏற்படலாம். இதைத் தடுக்க, Xu மற்றும் Argonne இன் சகாக்கள் முன்பு ஒவ்வொரு துகளையும் சுற்றி ஒரு பாதுகாப்பு பாலிமர் பூச்சு ஒன்றை உருவாக்கினர். இந்த பூச்சு பெரிய கோளத் துகள்கள் மற்றும் அவற்றுள் சிறிய துகள்கள் ஆகியவற்றைச் சூழ்ந்துள்ளது.
இந்த வகையான விரிசல்களைத் தவிர்ப்பதற்கான மற்றொரு வழி ஒற்றை படிகத் துகள்களைப் பயன்படுத்துவது. இந்த துகள்களின் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி அவற்றுக்கு எல்லைகள் இல்லை என்பதைக் காட்டியது.
அணிக்கான பிரச்சனை என்னவென்றால், பூசப்பட்ட பாலிகிரிஸ்டல்கள் மற்றும் ஒற்றை படிகங்களால் செய்யப்பட்ட கேத்தோட்கள் சைக்கிள் ஓட்டும் போது இன்னும் விரிசல் ஏற்படுகிறது. எனவே, அவர்கள் அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் ஆர்கோன் அறிவியல் மையத்தில் மேம்பட்ட ஃபோட்டான் மூல (APS) மற்றும் நானோ பொருள்களுக்கான மையம் (CNM) ஆகியவற்றில் இந்த கேத்தோடு பொருட்களின் விரிவான பகுப்பாய்வை மேற்கொண்டனர்.
ஐந்து APS ஆயுதங்களில் (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C மற்றும் 34-ID-E) பல்வேறு எக்ஸ்ரே பகுப்பாய்வுகள் செய்யப்பட்டன. எலக்ட்ரான் மற்றும் எக்ஸ்ரே நுண்ணோக்கி மூலம் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, விஞ்ஞானிகள் ஒற்றை படிகம் என்று நினைத்தது, உண்மையில் உள்ளே ஒரு எல்லையைக் கொண்டிருந்தது. CNMகளின் ஸ்கேனிங் மற்றும் டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி இந்த முடிவை உறுதி செய்தது.
"இந்த துகள்களின் மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பைப் பார்த்தபோது, ​​​​அவை ஒற்றைப் படிகங்கள் போல் இருந்தன" என்று இயற்பியலாளர் வென்ஜுன் லியு கூறினார். âʼ<“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圯和现边界隐藏在内部。” <“நீங்கள்发现 边界 隐藏 在。”"இருப்பினும், ஏபிஎஸ்ஸில் சின்க்ரோட்ரான் எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் மைக்ரோஸ்கோபி மற்றும் பிற நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தியபோது, ​​எல்லைகள் உள்ளே மறைந்திருப்பதைக் கண்டறிந்தோம்."
முக்கியமாக, குழு எல்லைகள் இல்லாமல் ஒற்றை படிகங்களை உருவாக்கும் முறையை உருவாக்கியுள்ளது. மிக அதிக மின்னழுத்தத்தில் இந்த ஒற்றை-படிக கேத்தோடைக் கொண்டு சிறிய செல்களைச் சோதித்ததில், 100 சோதனைச் சுழற்சிகளுக்கு மேல் செயல்திறனில் எந்த இழப்பும் இல்லாமல், ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு 25% ஆற்றல் சேமிப்பில் அதிகரிப்பைக் காட்டியது. இதற்கு நேர்மாறாக, மல்டி-இன்டர்ஃபேஸ் ஒற்றைப் படிகங்கள் அல்லது பூசப்பட்ட பாலிகிரிஸ்டல்களால் ஆன என்எம்சி கேத்தோட்கள் அதே வாழ்நாளில் 60% முதல் 88% வரை திறன் வீழ்ச்சியைக் காட்டியது.
அணு அளவிலான கணக்கீடுகள் கேத்தோடு கொள்ளளவைக் குறைக்கும் பொறிமுறையை வெளிப்படுத்துகின்றன. சிஎன்எம்மில் உள்ள நானோ விஞ்ஞானியான மரியா சாங்கின் கூற்றுப்படி, பேட்டரி சார்ஜ் செய்யப்படும்போது எல்லைகள் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களை இழக்கும் வாய்ப்புகள் அவற்றிலிருந்து மேலும் தொலைவில் உள்ள பகுதிகளை விட அதிகம். ஆக்ஸிஜனின் இந்த இழப்பு செல் சுழற்சியின் சிதைவுக்கு வழிவகுக்கிறது.
"எங்கள் கணக்கீடுகள் உயர் அழுத்தத்தில் ஆக்ஸிஜனை வெளியிடுவதற்கு எல்லை எவ்வாறு வழிவகுக்கும் என்பதைக் காட்டுகிறது, இது செயல்திறன் குறைவதற்கு வழிவகுக்கும்" என்று சான் கூறினார்.
எல்லையை நீக்குவது ஆக்ஸிஜன் பரிணாமத்தைத் தடுக்கிறது, இதன் மூலம் கேத்தோடின் பாதுகாப்பு மற்றும் சுழற்சி நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது. APS உடன் ஆக்ஸிஜன் பரிணாம அளவீடுகள் மற்றும் அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகத்தில் மேம்பட்ட ஒளி மூலங்கள் இந்த முடிவை உறுதிப்படுத்துகின்றன.
"இப்போது எங்களிடம் பேட்டரி உற்பத்தியாளர்கள் பயன்படுத்தக்கூடிய வழிகாட்டுதல்கள் உள்ளன, அவை எல்லைகள் இல்லாத மற்றும் உயர் அழுத்தத்தில் செயல்படும் கேத்தோடு பொருட்களை உருவாக்கலாம்" என்று ஆர்கோன் ஃபெலோ எமிரிட்டஸ் 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。”"வழிகாட்டிகள் என்எம்சியைத் தவிர மற்ற கேத்தோடு பொருட்களுக்குப் பொருந்த வேண்டும்."
இந்த ஆய்வு பற்றிய கட்டுரை நேச்சர் எனர்ஜி இதழில் வெளிவந்துள்ளது. சூ, அமின், லியு மற்றும் சாங் ஆகியோரைத் தவிர, ஆர்கோன் எழுத்தாளர்கள் சியாங் லியு, வெங்கட சூர்ய சைதன்யா கொல்லுரு, சென் ஜாவோ, சின்வேய் சோ, யூசி லியு, லியாங் யிங், அமின் டாலி, யாங் ரென், வென்கியான் சூ , ஜுன்ஜிங் டெங், இன்ஹுய் ஹ்வாங், செங்ஜுன் சன், தாவோ சோ, மிங் டு மற்றும் சோங்காய் 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 ஐந்து அமெரிக்க எரிசக்தி நானோ தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சி மையங்களில் ஒன்றான நானோ மெட்டீரியல்களுக்கான மையம், அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் அறிவியல் அலுவலகத்தால் ஆதரிக்கப்படும் இடைநிலை நானோ அளவிலான ஆராய்ச்சிக்கான முதன்மையான தேசிய பயனர் நிறுவனமாகும். ஒன்றாக, NSRC கள் நானோ அளவிலான பொருட்களை உருவாக்குதல், செயலாக்குதல், குணாதிசயப்படுத்துதல் மற்றும் மாடலிங் செய்வதற்கான அதிநவீன திறன்களை ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு வழங்கும் மற்றும் தேசிய நானோ தொழில்நுட்ப முன்முயற்சியின் கீழ் மிகப்பெரிய உள்கட்டமைப்பு முதலீட்டைப் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தும் நிரப்பு வசதிகளின் தொகுப்பை உருவாக்குகின்றன. ஆர்கோன், புரூக்ஹேவன், லாரன்ஸ் பெர்க்லி, ஓக் ரிட்ஜ், சாண்டியா மற்றும் லாஸ் அலமோஸ் ஆகிய இடங்களில் உள்ள அமெரிக்க எரிசக்தி தேசிய ஆய்வகங்களில் NSRC அமைந்துள்ளது. NSRC DOE பற்றிய கூடுதல் தகவலுக்கு, https://science.osti.gov/User-Facilit’s/Us ஐப் பார்வையிடவும் ஒரு பார்வையில்.
ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகத்தில் உள்ள அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் மேம்பட்ட ஃபோட்டான் மூலமானது (APS) உலகின் மிகவும் உற்பத்தியான எக்ஸ்ரே மூலங்களில் ஒன்றாகும். பொருள் அறிவியல், வேதியியல், அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியல், வாழ்க்கை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அறிவியல் மற்றும் பயன்பாட்டு ஆராய்ச்சி ஆகியவற்றில் பல்வேறு ஆராய்ச்சி சமூகத்திற்கு APS உயர்-தீவிர X-கதிர்களை வழங்குகிறது. நமது தேசிய பொருளாதாரம், தொழில்நுட்பம் ஆகியவற்றிற்கு இன்றியமையாத பொருட்கள் மற்றும் உயிரியல் கட்டமைப்புகள், தனிமங்களின் விநியோகம், இரசாயன, காந்த மற்றும் மின்னணு நிலைகள் மற்றும் அனைத்து வகையான தொழில்நுட்ப ரீதியாக முக்கியமான பொறியியல் அமைப்புகளையும், பேட்டரிகள் முதல் எரிபொருள் உட்செலுத்தி முனைகள் வரை ஆய்வு செய்வதற்கு இந்த எக்ஸ்-கதிர்கள் சிறந்தவை. . மற்றும் உடல் ஆரோக்கியத்தின் அடிப்படை. ஒவ்வொரு ஆண்டும், 5,000 க்கும் மேற்பட்ட ஆராய்ச்சியாளர்கள் 2,000 க்கும் மேற்பட்ட வெளியீடுகளை வெளியிடுவதற்கு APS ஐப் பயன்படுத்துகின்றனர், இது முக்கியமான கண்டுபிடிப்புகளை விவரிக்கிறது மற்றும் வேறு எந்த எக்ஸ்ரே ஆராய்ச்சி மையத்தின் பயனர்களைக் காட்டிலும் மிக முக்கியமான உயிரியல் புரத கட்டமைப்புகளைத் தீர்க்கிறது. APS விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியியலாளர்கள் புதுமையான தொழில்நுட்பங்களை செயல்படுத்துகின்றனர், அவை முடுக்கிகள் மற்றும் ஒளி மூலங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான அடிப்படையாகும். ஆராய்ச்சியாளர்களால் மதிப்பிடப்படும் மிகவும் பிரகாசமான எக்ஸ்-கதிர்களை உருவாக்கும் உள்ளீட்டு சாதனங்கள், சில நானோமீட்டர்கள் வரை எக்ஸ்-கதிர்களை மையப்படுத்தும் லென்ஸ்கள், ஆய்வின் கீழ் உள்ள மாதிரியுடன் எக்ஸ்-கதிர்கள் தொடர்பு கொள்ளும் விதத்தை அதிகப்படுத்தும் கருவிகள் மற்றும் APS கண்டுபிடிப்புகளின் சேகரிப்பு மற்றும் மேலாண்மை ஆகியவை இதில் அடங்கும். ஆராய்ச்சி பெரிய தரவு தொகுதிகளை உருவாக்குகிறது.
DE-AC02-06CH11357 என்ற ஒப்பந்த எண்ணின் கீழ் அமெரிக்க அறிவியல் துறைக்கான எரிசக்தி அலுவலகத்திற்கான ஆர்கோன் தேசிய ஆய்வகத்தால் இயக்கப்படும் யுஎஸ் டிபார்ட்மெண்ட் ஆஃப் சயின்ஸ் டிபார்ட்மெண்ட் ஆஃப் சயின்ஸ் யூசர் சென்டரான மேம்பட்ட ஃபோட்டான் மூலத்திலிருந்து இந்த ஆய்வு ஆதாரங்களைப் பயன்படுத்தியது.
Argonne தேசிய ஆய்வகம் உள்நாட்டு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் அழுத்தமான பிரச்சனைகளை தீர்க்க பாடுபடுகிறது. யுனைடெட் ஸ்டேட்ஸின் முதல் தேசிய ஆய்வகமாக, ஆர்கோன் ஒவ்வொரு அறிவியல் துறையிலும் அதிநவீன அடிப்படை மற்றும் பயன்பாட்டு ஆராய்ச்சியை நடத்துகிறார். Argonne ஆராய்ச்சியாளர்கள் நூற்றுக்கணக்கான நிறுவனங்கள், பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் கூட்டாட்சி, மாநில மற்றும் முனிசிபல் ஏஜென்சிகளின் ஆராய்ச்சியாளர்களுடன் நெருக்கமாகப் பணிபுரிந்து, குறிப்பிட்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்கவும், அமெரிக்க விஞ்ஞானத் தலைமையை முன்னேற்றவும், சிறந்த எதிர்காலத்திற்கு நாட்டைத் தயார்படுத்தவும் உதவுகிறார்கள். ஆர்கோன் 60 க்கும் மேற்பட்ட நாடுகளைச் சேர்ந்த ஊழியர்களைப் பணியமர்த்துகிறார் மற்றும் யுசிகாகோ ஆர்கோன், எல்எல்சியின் எரிசக்தி துறையின் அறிவியல் அலுவலகத்தால் இயக்கப்படுகிறது.
அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் அறிவியல் அலுவலகம், இயற்பியல் அறிவியலில் அடிப்படை ஆராய்ச்சியின் நாட்டின் மிகப்பெரிய ஆதரவாளராக உள்ளது, இது நம் காலத்தின் மிக முக்கியமான சில சிக்கல்களைத் தீர்க்க வேலை செய்கிறது. மேலும் தகவலுக்கு, https://’energy.gov/science’ience ஐப் பார்வையிடவும்.