အမေရိကန် စွမ်းအင်ဌာန (DOE) ၏ Argonne အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းမှ သုတေသီများသည် လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီနယ်ပယ်တွင် ရှေ့ဆောင်ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုများ၏ ရှည်လျားသောသမိုင်းကြောင်းရှိသည်။ ဤရလဒ်များစွာသည် NMC၊ နီကယ်မန်းဂနိစ်နှင့် ကိုဘော့အောက်ဆိုဒ်ဟုခေါ်သော ဘက်ထရီကတ်သုတ်အတွက်ဖြစ်သည်။ ဤကတ်သုတ်ပါသော ဘက်ထရီသည် ယခုအခါ Chevrolet Bolt ကို စွမ်းအားပေးပါသည်။
Argonne သုတေသီများသည် NMC cathodes တွင် နောက်ထပ်အောင်မြင်မှုတစ်ခုရရှိခဲ့သည်။ အဖွဲ့၏ သေးငယ်သော cathode အမှုန်ဖွဲ့စည်းပုံအသစ်သည် ဘက်ထရီကို ပိုမိုကြာရှည်ခံပြီး ပိုမိုဘေးကင်းစေကာ အလွန်မြင့်မားသောဗို့အားများတွင် လည်ပတ်နိုင်ပြီး ပိုမိုရှည်လျားသော ခရီးသွားအကွာအဝေးကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။
“ဘက်ထရီထုတ်လုပ်သူများ အသုံးပြုနိုင်သည့် မြင့်မားသောဖိအား၊ နယ်နိမိတ်မဲ့ ကက်သုတ်ပစ္စည်းများ ထုတ်လုပ်ရန် လမ်းညွှန်ချက်ကို ယခု ကျွန်ုပ်တို့တွင် ရရှိထားပြီးဖြစ်သည်” ဟု Argonne Fellow Emeritus ဖြစ်သူ Khalil Amin က ပြောကြားခဲ့သည်။
“ရှိပြီးသား NMC ကတ်သုတ်များသည် မြင့်မားသောဗို့အားလုပ်ငန်းအတွက် အဓိကအဟန့်အတားတစ်ခုဖြစ်သည်” ဟု လက်ထောက်ဓာတုဗေဒပညာရှင် Guiliang Xu က ပြောကြားခဲ့သည်။ အားသွင်း-အားထုတ်မှုစက်ဝန်းနှင့်အတူ ကတ်သုတ်အမှုန်များတွင် အက်ကွဲကြောင်းများဖွဲ့စည်းခြင်းကြောင့် စွမ်းဆောင်ရည်သည် လျင်မြန်စွာကျဆင်းသွားသည်။ ဆယ်စုနှစ်များစွာကြာအောင် ဘက်ထရီသုတေသီများသည် ဤအက်ကွဲကြောင်းများကို ပြုပြင်ရန်နည်းလမ်းများကို ရှာဖွေနေခဲ့ကြသည်။
အတိတ်ကာလက နည်းလမ်းတစ်ခုမှာ အလွန်သေးငယ်သော အမှုန်များစွာဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော အလွန်သေးငယ်သော ဂလိုဘယ်အမှုန်များကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဂလိုဘယ်အမှုန်ကြီးများသည် ကွဲပြားသော ဦးတည်ချက်များဖြင့် ပုံဆောင်ခဲဒိုမိန်းများပါရှိသော polycrystalline များဖြစ်သည်။ ရလဒ်အနေဖြင့် ၎င်းတို့တွင် သိပ္ပံပညာရှင်များက အမှုန်များအကြား ဂျုံနယ်နိမိတ်များဟုခေါ်သော အရာရှိပြီး ၎င်းသည် လည်ပတ်မှုတစ်ခုအတွင်း ဘက်ထရီကို အက်ကွဲစေနိုင်သည်။ ၎င်းကို ကာကွယ်ရန်အတွက် Xu နှင့် Argonne ၏ လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် ယခင်က အမှုန်တစ်ခုစီပတ်လည်တွင် အကာအကွယ်ပေးသော ပိုလီမာအလွှာတစ်ခုကို တီထွင်ခဲ့ကြသည်။ ဤအလွှာသည် ဂလိုဘယ်အမှုန်ကြီးများနှင့် ၎င်းတို့အတွင်းရှိ သေးငယ်သော အမှုန်များကို ဝန်းရံထားသည်။
ဤကဲ့သို့သော အက်ကွဲခြင်းကို ရှောင်ရှားရန် နောက်ထပ်နည်းလမ်းတစ်ခုမှာ single crystal particles များကို အသုံးပြုရန်ဖြစ်သည်။ ဤအမှုန်များ၏ အီလက်ထရွန် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့် ကြည့်လျှင် ၎င်းတို့တွင် နယ်နိမိတ်မရှိကြောင်း ပြသခဲ့သည်။
အဖွဲ့အတွက် ပြဿနာမှာ အပေါ်ယံလွှာဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားသော polycrystals များနှင့် single crystals များဖြင့် ပြုလုပ်ထားသော cathode များသည် လည်ပတ်နေစဉ်အတွင်း အက်ကွဲနေဆဲဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် ၎င်းတို့သည် အမေရိကန်စွမ်းအင်ဌာန၏ Argonne သိပ္ပံစင်တာရှိ Advanced Photon Source (APS) နှင့် Center for Nanomaterials (CNM) တွင် ဤ cathode ပစ္စည်းများကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့ကြသည်။
APS လက်တံငါးခု (11-BM၊ 20-BM၊ 2-ID-D၊ 11-ID-C နှင့် 34-ID-E) တွင် x-ray ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုအမျိုးမျိုးကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ အီလက်ထရွန်နှင့် X-ray မိုက်ခရိုစကုပ်ဖြင့် ပြသထားသည့်အတိုင်း သိပ္ပံပညာရှင်များက single crystal ဟုထင်မြင်ယူဆခဲ့သည့်အရာသည် အမှန်တကယ်တွင် အတွင်းပိုင်းတွင် နယ်နိမိတ်တစ်ခုရှိကြောင်း တွေ့ရှိရသည်။ CNM များ၏ scanning နှင့် transmission electron microscopy သည် ဤနိဂုံးချုပ်ချက်ကို အတည်ပြုခဲ့သည်။
“ဒီအမှုန်တွေရဲ့ မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ကြည့်တဲ့အခါ သူတို့ဟာ တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲတွေလိုပဲ” လို့ ရူပဗေဒပညာရှင် Wenjun Liu က ပြောပါတယ်။ 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，当在在使用使用种称为同步加速器 x 射线显微镜的技术他笎和他。边界隐藏在။""ဒါပေမယ့် APS မှာ synchrotron X-ray diffraction microscopy လို့ခေါ်တဲ့ နည်းပညာနဲ့ တခြားနည်းပညာတွေကို ကျွန်တော်တို့သုံးတဲ့အခါ နယ်နိမိတ်တွေက အတွင်းမှာ ဝှက်ထားတာကို တွေ့ရှိခဲ့ပါတယ်။"
အရေးကြီးတာက အဖွဲ့ဟာ နယ်နိမိတ်မရှိဘဲ single crystals တွေထုတ်လုပ်ဖို့ နည်းလမ်းတစ်ခုကို တီထွင်ခဲ့ပါတယ်။ ဗို့အားအလွန်မြင့်မားတဲ့ ဒီ single-crystal cathode နဲ့ ဆဲလ်ငယ်လေးတွေကို စမ်းသပ်ကြည့်တဲ့အခါ ယူနစ်ပမာဏတစ်ခုအတွက် စွမ်းအင်သိုလှောင်မှု ၂၅% တိုးလာပြီး စမ်းသပ်မှု cycle ၁၀၀ အတွင်း စွမ်းဆောင်ရည် ဆုံးရှုံးမှု မရှိသလောက်ပါပဲ။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနဲ့ multi-interface single crystals ဒါမှမဟုတ် coated polycrystals တွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတဲ့ NMC cathode တွေရဲ့ သက်တမ်းတစ်လျှောက်မှာ စွမ်းရည် ၆၀% မှ ၈၈% အထိ ကျဆင်းသွားတာကို ပြသခဲ့ပါတယ်။
အက်တမ်စကေးတွက်ချက်မှုများက ကက်သုတ်အပူစုပ်ယူနိုင်စွမ်းလျှော့ချခြင်း၏ ယန္တရားကို ဖော်ပြသည်။ CNM မှ နာနိုသိပ္ပံပညာရှင် မာရီယာချန်၏ အဆိုအရ ဘက်ထရီကို အားသွင်းသောအခါ နယ်နိမိတ်များသည် ၎င်းတို့မှ ဝေးကွာသောနေရာများထက် အောက်ဆီဂျင်အက်တမ်များ ဆုံးရှုံးနိုင်ခြေ ပိုများသည်။ ဤအောက်ဆီဂျင်ဆုံးရှုံးမှုသည် ဆဲလ်သံသရာ၏ ယိုယွင်းပျက်စီးမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။
"ကျွန်ုပ်တို့၏ တွက်ချက်မှုများအရ နယ်နိမိတ်သည် မြင့်မားသောဖိအားတွင် အောက်ဆီဂျင်ထုတ်လွှတ်မှုကို မည်သို့ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ပြီး ၎င်းသည် စွမ်းဆောင်ရည်ကို လျော့ကျစေနိုင်ကြောင်း ပြသသည်" ဟု Chan က ပြောကြားခဲ့သည်။
နယ်နိမိတ်ကို ဖယ်ရှားခြင်းသည် အောက်ဆီဂျင်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ကို တားဆီးပေးပြီး ကတ်သုတ်၏ ဘေးကင်းမှုနှင့် စက်ဝန်းတည်ငြိမ်မှုကို တိုးတက်စေသည်။ အမေရိကန် စွမ်းအင်ဌာန၏ လောရင့်စ် ဘာကလေ အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းတွင် APS နှင့် အဆင့်မြင့်အလင်းရင်းမြစ်ဖြင့် အောက်ဆီဂျင်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်တိုင်းတာမှုများက ဤနိဂုံးချုပ်ချက်ကို အတည်ပြုပါသည်။
“အခုဆိုရင် ဘက်ထရီထုတ်လုပ်သူတွေ အသုံးပြုနိုင်တဲ့ လမ်းညွှန်ချက်တွေ ရှိပြီး အဲဒီလမ်းညွှန်ချက်တွေက နယ်နိမိတ်မရှိပြီး မြင့်မားတဲ့ဖိအားနဲ့ လည်ပတ်နိုင်တဲ့ ကက်သုတ်ပစ္စည်းတွေကို ထုတ်လုပ်ဖို့ ဖြစ်ပါတယ်” ဟု Argonne Fellow Emeritus ဖြစ်သူ Khalil Amin က ပြောကြားခဲ့သည်။ 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”"လမ်းညွှန်ချက်များကို NMC မှလွဲ၍ အခြား cathode ပစ္စည်းများအတွက် အသုံးချသင့်သည်။"
ဒီလေ့လာမှုနဲ့ ပတ်သက်တဲ့ ဆောင်းပါးတစ်ပုဒ်ကို Nature Energy ဂျာနယ်မှာ ဖော်ပြခဲ့ပါတယ်။ Xu၊ Amin၊ Liu နှင့် Chang တို့အပြင် Argonne စာရေးဆရာများမှာ Xiang Liu၊ Venkata Surya Chaitanya Kolluru၊ Chen Zhao၊ Xinwei Zhou၊ Yuzi Liu၊ Liang Ying၊ Amin Daali၊ Yang Ren၊ Wenqian Xu၊ Junjing Deng၊ Inhui Hwang၊ Chengjun Suning၊ Tao၊ Lawrence Berkeley အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်း (Wanli Yang, Qingtian Li, and Zengqing Zhuo), Xiamen University (Jing-Jing Fan, Ling Huang and Shi-Gang Sun) နှင့် Tsinghua University (Dongsheng Ren, Xuning Feng and Mingao Ouyang) တို့မှ သိပ္ပံပညာရှင်များ။
Argonne Center for Nanomaterials အကြောင်း အမေရိကန် စွမ်းအင်ဌာန၏ နာနိုနည်းပညာ သုတေသနဌာန ငါးခုအနက် တစ်ခုဖြစ်သည့် Center for Nanomaterials သည် အမေရိကန် စွမ်းအင်ဌာန၏ သိပ္ပံရုံးမှ ပံ့ပိုးပေးသော ဘာသာရပ်ပေါင်းစုံ နာနိုစကေး သုတေသနအတွက် ထိပ်တန်း အမျိုးသားအဆင့် အသုံးပြုသူ အဖွဲ့အစည်းဖြစ်သည်။ NSRC များသည် သုတေသီများအား နာနိုစကေးပစ္စည်းများ ထုတ်လုပ်ခြင်း၊ လုပ်ဆောင်ခြင်း၊ လက္ခဏာရပ်ဖော်ထုတ်ခြင်းနှင့် မော်ဒယ်လ်ပြုလုပ်ခြင်းအတွက် ခေတ်မီစွမ်းရည်များကို ပံ့ပိုးပေးသည့် ဖြည့်စွက် အဆောက်အအုံများစွာကို ဖွဲ့စည်းထားပြီး အမျိုးသား နာနိုနည်းပညာ အစီအစဉ်အောက်တွင် အကြီးမားဆုံး အခြေခံအဆောက်အအုံ ရင်းနှီးမြှုပ်နှံမှုကို ကိုယ်စားပြုသည်။ NSRC သည် Argonne၊ Brookhaven၊ Lawrence Berkeley၊ Oak Ridge၊ Sandia နှင့် Los Alamos ရှိ အမေရိကန် စွမ်းအင်ဌာန အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းများတွင် တည်ရှိသည်။ NSRC DOE အကြောင်း ပိုမိုသိရှိလိုပါက https://science.osti.gov/User-Facilitie s/ Us er-Faci ilitie ie s-at-aGlance သို့ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုပါ။
Argonne အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းရှိ အမေရိကန်စွမ်းအင်ဌာန၏ အဆင့်မြင့်ဖိုတွန်ရင်းမြစ် (APS) သည် ကမ္ဘာပေါ်တွင် အထွက်နှုန်းအကောင်းဆုံး X-ray ရင်းမြစ်များထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ APS သည် ပစ္စည်းသိပ္ပံ၊ ဓာတုဗေဒ၊ ကွန်ဒန်ဒြပ်ထုရူပဗေဒ၊ အသက်နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်သိပ္ပံနှင့် အသုံးချသုတေသနတို့တွင် ကွဲပြားသော သုတေသနအသိုင်းအဝိုင်းသို့ မြင့်မားသောပြင်းထန်မှု X-ray များကို ပံ့ပိုးပေးသည်။ ဤ X-ray များသည် ပစ္စည်းများနှင့် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာဖွဲ့စည်းပုံများ၊ ဒြပ်စင်များ၏ ဖြန့်ဖြူးမှု၊ ဓာတုဗေဒ၊ သံလိုက်နှင့် အီလက်ထရွန်နစ်အခြေအနေများနှင့် ဘက်ထရီများမှသည် ကျွန်ုပ်တို့၏ အမျိုးသားစီးပွားရေး၊ နည်းပညာနှင့် ခန္ဓာကိုယ်ကျန်းမာရေး၏ အခြေခံအတွက် အရေးပါသော လောင်စာထိုးစက်နော်ဇယ်များအထိ နည်းပညာအရ အရေးကြီးသော အင်ဂျင်နီယာစနစ်အမျိုးမျိုးကို လေ့လာရန်အတွက် အကောင်းဆုံးဖြစ်သည်။ နှစ်စဉ် သုတေသီ ၅၀၀၀ ကျော်သည် အရေးကြီးသော ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုများကို အသေးစိတ်ဖော်ပြပြီး အခြား X-ray သုတေသနစင်တာများကို အသုံးပြုသူများထက် ပိုမိုအရေးကြီးသော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာပရိုတင်းဖွဲ့စည်းပုံများကို ဖြေရှင်းသည့် စာစောင် ၂၀၀၀ ကျော်ကို ထုတ်ဝေရန် APS ကိုအသုံးပြုကြသည်။ APS သိပ္ပံပညာရှင်များနှင့် အင်ဂျင်နီယာများသည် အရှိန်မြှင့်ကိရိယာများနှင့် အလင်းရင်းမြစ်များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန် အခြေခံဖြစ်သော ဆန်းသစ်သောနည်းပညာများကို အကောင်အထည်ဖော်နေကြသည်။ ၎င်းတွင် သုတေသီများ တန်ဖိုးထားသည့် အလွန်တောက်ပသော X-ray များကို ထုတ်လုပ်ပေးသည့် input device များ၊ နာနိုမီတာအနည်းငယ်အထိ X-ray များကို အာရုံစိုက်သည့် မှန်ဘီလူးများ၊ လေ့လာမှုအောက်ရှိ နမူနာနှင့် X-ray များ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်ပုံကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်စေသည့် ကိရိယာများနှင့် APS တွေ့ရှိချက်များ စုဆောင်းခြင်းနှင့် စီမံခန့်ခွဲခြင်းတို့ ပါဝင်သည်။ သုတေသနပြုချက်များသည် ကြီးမားသော ဒေတာပမာဏကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။
ဤလေ့လာမှုသည် အမေရိကန်စွမ်းအင်ဌာန သိပ္ပံရုံးအတွက် Argonne National Laboratory မှ စာချုပ်နံပါတ် DE-AC02-06CH11357 အရ လည်ပတ်သော အမေရိကန်စွမ်းအင်ဌာန သိပ္ပံရုံးအသုံးပြုရေးစင်တာတစ်ခုဖြစ်သည့် Advanced Photon Source မှ အရင်းအမြစ်များကို အသုံးပြုခဲ့သည်။
Argonne အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းသည် ပြည်တွင်းသိပ္ပံနှင့်နည်းပညာ၏ အရေးတကြီးပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန် ကြိုးပမ်းသည်။ အမေရိကန်ပြည်ထောင်စုရှိ ပထမဆုံးအမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းအနေဖြင့် Argonne သည် သိပ္ပံဘာသာရပ်တိုင်းနီးပါးတွင် ခေတ်မီအခြေခံနှင့် အသုံးချသုတေသနကို ပြုလုပ်သည်။ Argonne သုတေသီများသည် ကုမ္ပဏီရာပေါင်းများစွာ၊ တက္ကသိုလ်များနှင့် ဖက်ဒရယ်၊ ပြည်နယ်နှင့် မြူနီစီပယ်အေဂျင်စီများမှ သုတေသီများနှင့် နီးကပ်စွာ ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်ပြီး သီးခြားပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန်၊ အမေရိကန်သိပ္ပံဆိုင်ရာ ဦးဆောင်မှုကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် ပိုမိုကောင်းမွန်သောအနာဂတ်အတွက် နိုင်ငံကို ပြင်ဆင်ရန် ကူညီပေးသည်။ Argonne သည် နိုင်ငံပေါင်း ၆၀ ကျော်မှ ဝန်ထမ်းများကို ခန့်အပ်ထားပြီး အမေရိကန်စွမ်းအင်ဌာန၏ သိပ္ပံရုံးမှ UChicago Argonne, LLC မှ လည်ပတ်လျက်ရှိသည်။
အမေရိကန် စွမ်းအင်ဌာန၏ သိပ္ပံရုံးသည် ရူပဗေဒသိပ္ပံတွင် အခြေခံသုတေသနကို နိုင်ငံ၏ အကြီးမားဆုံး ထောက်ခံအားပေးသူဖြစ်ပြီး ကျွန်ုပ်တို့ခေတ်၏ အရေးတကြီးဆုံး ပြဿနာအချို့ကို ဖြေရှင်းရန် လုပ်ဆောင်နေပါသည်။ အချက်အလက်များအတွက် https://energy.gov/scienceience သို့ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုပါ။