ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি'র (ডিওই) আরগন জাতীয় পরীক্ষাগারের গবেষকদের লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলির ক্ষেত্রে অগ্রণী আবিষ্কারের দীর্ঘ ইতিহাস রয়েছে। এই ফলাফলগুলির অনেকগুলি ব্যাটারি ক্যাথোডের জন্য, যার নাম এনএমসি, নিকেল ম্যাঙ্গানিজ এবং কোবাল্ট অক্সাইড। এই ক্যাথোড সহ একটি ব্যাটারি এখন শেভ্রোলেট বোল্টকে শক্তি দেয়।
আরগন গবেষকরা এনএমসি ক্যাথোডগুলিতে আরও একটি অগ্রগতি অর্জন করেছেন। দলের নতুন ক্ষুদ্র ক্যাথোড কণা কাঠামো ব্যাটারিটিকে আরও টেকসই এবং নিরাপদ করে তুলতে পারে, খুব উচ্চ ভোল্টেজগুলিতে পরিচালনা করতে সক্ষম হতে পারে এবং দীর্ঘ ভ্রমণের ব্যাপ্তি সরবরাহ করতে পারে।
"আমাদের এখন গাইডেন্স রয়েছে যে ব্যাটারি নির্মাতারা উচ্চ-চাপ, সীমান্তহীন ক্যাথোড উপকরণ তৈরি করতে ব্যবহার করতে পারেন," খলিল আমিন, আর্গোন সহকর্মী ইমেরিটাস।
"বিদ্যমান এনএমসি ক্যাথোডগুলি উচ্চ ভোল্টেজ কাজের জন্য একটি বড় বাধা উপস্থাপন করে," সহকারী রসায়নবিদ গিলিয়াং জু বলেছেন। চার্জ-স্রাব সাইক্লিংয়ের সাথে, ক্যাথোড কণাগুলিতে ফাটল গঠনের কারণে পারফরম্যান্স দ্রুত হ্রাস পায়। কয়েক দশক ধরে, ব্যাটারি গবেষকরা এই ফাটলগুলি মেরামত করার উপায়গুলি সন্ধান করছেন।
অতীতে একটি পদ্ধতি অনেক ছোট কণা নিয়ে গঠিত ক্ষুদ্র গোলাকার কণা ব্যবহার করে। বড় গোলাকার কণাগুলি বিভিন্ন ওরিয়েন্টেশনের স্ফটিক ডোমেন সহ পলিক্রিস্টালাইন। ফলস্বরূপ, তাদের কাছে বিজ্ঞানীরা কণাগুলির মধ্যে শস্যের সীমানা বলে, যা একটি চক্রের সময় ব্যাটারিটি ক্র্যাক করতে পারে। এটি প্রতিরোধের জন্য, জু এবং আর্গনের সহকর্মীরা এর আগে প্রতিটি কণার চারপাশে একটি প্রতিরক্ষামূলক পলিমার আবরণ তৈরি করেছিলেন। এই আবরণগুলি তাদের মধ্যে বৃহত গোলাকার কণা এবং ছোট কণাগুলি ঘিরে।
এই ধরণের ক্র্যাকিং এড়ানোর আরেকটি উপায় হ'ল একক স্ফটিক কণা ব্যবহার করা। এই কণাগুলির বৈদ্যুতিন মাইক্রোস্কোপি দেখিয়েছিল যে তাদের কোনও সীমানা নেই।
দলের সমস্যাটি ছিল যে সাইকেল চালানোর সময় লেপযুক্ত পলিক্রাইস্টাল এবং একক স্ফটিকগুলি থেকে তৈরি ক্যাথোডগুলি এখনও ক্র্যাকড। অতএব, তারা মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগের আর্গোন বিজ্ঞান কেন্দ্রের অ্যাডভান্সড ফোটন সোর্স (এপিএস) এবং সেন্টার ফর ন্যানোম্যাটরিয়ালস (সিএনএম) এ এই ক্যাথোড উপকরণগুলির বিস্তৃত বিশ্লেষণ পরিচালনা করেছিল।
পাঁচটি এপিএস অস্ত্র (11-বিএম, 20-বিএম, 2-আইডি-ডি, 11-আইডি-সি এবং 34-আইডি-ই) এ বিভিন্ন এক্স-রে বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। দেখা যাচ্ছে যে বিজ্ঞানীরা যা মনে করেছিলেন তা একক স্ফটিক বলে মনে হয়েছিল, যেমন ইলেক্ট্রন এবং এক্স-রে মাইক্রোস্কোপি দ্বারা দেখানো হয়েছে, আসলে ভিতরে একটি সীমানা ছিল। সিএনএমএসের স্ক্যানিং এবং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি এই উপসংহারটি নিশ্চিত করেছে।
পদার্থবিজ্ঞানী ওয়েঞ্জুন লিউ বলেছেন, "যখন আমরা এই কণাগুলির পৃষ্ঠের রূপচর্চায় দেখেছি তখন সেগুলি একক স্ফটিকের মতো দেখায়।" Â� <"但是 ， 当我们在 এপিএস 使用一种称为同步加速器 এক্স 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 在 使用 使用 种 称为 同步 加速器 x 射线 显微镜 的 技术 和 其他 时 ， 我们 我们 发现 边界 边界 隐藏 在。""তবে, যখন আমরা সিঙ্ক্রোট্রন এক্স-রে ডিফারাকশন মাইক্রোস্কোপি এবং এপিএসে অন্যান্য কৌশল নামে একটি কৌশল ব্যবহার করি, তখন আমরা দেখতে পেলাম যে সীমানাগুলি ভিতরে লুকিয়ে ছিল।"
গুরুত্বপূর্ণভাবে, দলটি সীমানা ছাড়াই একক স্ফটিক উত্পাদন করার জন্য একটি পদ্ধতি তৈরি করেছে। খুব উচ্চ ভোল্টেজগুলিতে এই একক-স্ফটিক ক্যাথোডের সাথে ছোট কোষগুলি পরীক্ষা করা 100 টি পরীক্ষার চক্রের বেশি পারফরম্যান্সে কার্যত কোনও ক্ষতি না করে ইউনিট ভলিউম প্রতি শক্তি সঞ্চয়স্থানে 25% বৃদ্ধি দেখিয়েছে। বিপরীতে, মাল্টি-ইন্টারফেস একক স্ফটিক বা লেপযুক্ত পলিক্রাইস্টাল সমন্বয়ে গঠিত এনএমসি ক্যাথোডগুলি একই জীবদ্দশায় 60% থেকে 88% এর ক্ষমতা হ্রাস দেখায়।
পারমাণবিক স্কেল গণনা ক্যাথোড ক্যাপাসিট্যান্স হ্রাসের প্রক্রিয়াটি প্রকাশ করে। সিএনএম -এর একজন ন্যানোসায়েন্টিস্ট মারিয়া চ্যাংয়ের মতে, ব্যাটারি থেকে আরও দূরে অঞ্চলগুলির তুলনায় যখন ব্যাটারি চার্জ করা হয় তখন সীমানাগুলি অক্সিজেন পরমাণু হারাতে পারে। অক্সিজেনের এই ক্ষতি কোষ চক্রের অবক্ষয়ের দিকে পরিচালিত করে।
চ্যান বলেছিলেন, "আমাদের গণনাগুলি দেখায় যে কীভাবে সীমানাটি উচ্চ চাপে অক্সিজেনকে মুক্তি দিতে পারে, যা কর্মক্ষমতা হ্রাস করতে পারে," চ্যান বলেছিলেন।
সীমানা দূরীকরণ অক্সিজেন বিবর্তনকে বাধা দেয়, যার ফলে ক্যাথোডের সুরক্ষা এবং চক্রীয় স্থিতিশীলতা উন্নত হয়। এপিএসের সাথে অক্সিজেন বিবর্তন পরিমাপ এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগের লরেন্স বার্কলে জাতীয় পরীক্ষাগারে একটি উন্নত আলোর উত্স এই উপসংহারটি নিশ্চিত করে।
"এখন আমাদের কাছে এমন নির্দেশিকা রয়েছে যা ব্যাটারি নির্মাতারা ক্যাথোড উপকরণগুলি তৈরি করতে ব্যবহার করতে পারে যার কোনও সীমানা নেই এবং উচ্চ চাপে কাজ করতে পারে," খলিল অ্যামিন, আর্গোন সহকর্মী ইমেরিটাস বলেছেন। Â� <"该指南应适用于 এনএমসি 以外的其他正极材料。" Â� <"该指南应适用于 এনএমসি 以外的其他正极材料。""গাইডলাইনগুলি এনএমসি ব্যতীত অন্য ক্যাথোড উপকরণগুলিতে প্রয়োগ করা উচিত।"
এই গবেষণা সম্পর্কে একটি নিবন্ধ নেচার এনার্জি জার্নালে প্রকাশিত হয়েছিল। জু, আমিন, লিউ এবং চ্যাং ছাড়াও, আরগন লেখকরা হলেন জিয়াং লিউ, ভেঙ্কাটা সূর্য চৈতন্য কলুরু, চেন ঝাও, জিনওয়ে ঝো, ইউজি লিউ, লিয়াং ইয়িং, আমিন দলি, জাং -ড্যাং, ইন ইনহু, জুনজিং ডিইং জংহাই চেন। লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (ওয়ানলি ইয়াং, কিংটিয়ান এলআই, এবং জেংকিং ঝুও) এর বিজ্ঞানীরা, জিয়ামেন বিশ্ববিদ্যালয় (জিং-জিং ফ্যান, লিং হুয়াং এবং শি-গ্যাং সান) এবং সিংহুয়া বিশ্ববিদ্যালয় (ড্যাংশেং রেন, Xuning ফেং এবং মিংয়াও ওউইং)।
আরগন সেন্টার ফর ন্যানোম্যাটরিয়ালস সম্পর্কে সেন্টার ফর ন্যানোম্যাটরিয়ালস, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের পাঁচটি শক্তি ন্যানো টেকনোলজি রিসার্চ সেন্টারগুলির মধ্যে একটি, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগের বিজ্ঞান বিভাগ দ্বারা সমর্থিত আন্তঃশৃঙ্খলা ন্যানোস্কেল গবেষণার জন্য প্রিমিয়ার জাতীয় ব্যবহারকারী প্রতিষ্ঠান। একসাথে, এনএসআরসিগুলি পরিপূরক সুবিধার একটি স্যুট গঠন করে যা গবেষকদের ন্যানোস্কেল উপকরণগুলি বানোয়াট, প্রক্রিয়াজাতকরণ, বৈশিষ্ট্যযুক্তকরণ এবং মডেলিংয়ের জন্য অত্যাধুনিক ক্ষমতা সরবরাহ করে এবং জাতীয় ন্যানোটেকনোলজির উদ্যোগের অধীনে বৃহত্তম অবকাঠামো বিনিয়োগের প্রতিনিধিত্ব করে। এনএসআরসি ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিজ, আর্গোন, ব্রুকাভেন, লরেন্স বার্কলে, ওক রিজ, সান্দিয়া এবং লস আলামোসে অবস্থিত। এনএসআরসি ডিওই সম্পর্কে আরও তথ্যের জন্য, https: // বিজ্ঞান।
আরগন জাতীয় পরীক্ষাগারে মার্কিন জ্বালানি বিভাগের উন্নত ফোটন সোর্স (এপিএস) বিশ্বের অন্যতম উত্পাদনশীল এক্স-রে উত্স। এপিএস উপকরণ বিজ্ঞান, রসায়ন, কনডেন্সড ম্যাটার ফিজিক্স, জীবন এবং পরিবেশ বিজ্ঞান এবং প্রয়োগকৃত গবেষণার বিভিন্ন গবেষণা সম্প্রদায়ের জন্য উচ্চ-তীব্রতা এক্স-রে সরবরাহ করে। এই এক্স-রেগুলি উপকরণ এবং জৈবিক কাঠামো অধ্যয়ন, উপাদানগুলির বিতরণ, রাসায়নিক, চৌম্বকীয় এবং বৈদ্যুতিন রাষ্ট্রগুলির বিতরণ এবং ব্যাটারি থেকে শুরু করে জ্বালানী ইনজেক্টর অগ্রভাগ পর্যন্ত সমস্ত ধরণের প্রযুক্তিগতভাবে গুরুত্বপূর্ণ ইঞ্জিনিয়ারিং সিস্টেমগুলির জন্য আদর্শ, যা আমাদের জাতীয় অর্থনীতি, প্রযুক্তির জন্য অতীব গুরুত্বপূর্ণ। এবং শরীর স্বাস্থ্যের ভিত্তি। প্রতি বছর, 5000 টিরও বেশি গবেষক অন্য যে কোনও এক্স-রে গবেষণা কেন্দ্রের ব্যবহারকারীদের তুলনায় গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কারগুলি এবং আরও গুরুত্বপূর্ণ জৈবিক প্রোটিন কাঠামো সমাধান করার জন্য 2,000 টিরও বেশি প্রকাশনা প্রকাশের জন্য এপি ব্যবহার করেন। এপিএস বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীরা উদ্ভাবনী প্রযুক্তিগুলি বাস্তবায়ন করছেন যা ত্বরণকারী এবং হালকা উত্সগুলির কার্যকারিতা উন্নয়নের ভিত্তি। এর মধ্যে ইনপুট ডিভাইসগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে যা গবেষকদের দ্বারা মূল্যবান উজ্জ্বল এক্স-রে উত্পাদন করে, লেন্সগুলি এক্স-রেগুলিকে কয়েকটি ন্যানোমিটারে ফোকাস করে, এমন যন্ত্রগুলি যা এক্স-রে অধ্যয়নের অধীনে নমুনার সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করার উপায়কে সর্বাধিক করে তোলে এবং এপিএস আবিষ্কারের গবেষণা সংগ্রহ ও পরিচালনা প্রচুর পরিমাণে ডেটা ভলিউম উত্পন্ন করে।
এই সমীক্ষায় চুক্তি নম্বর ডিই-এসি 02-06Ch11357 এর অধীনে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের শক্তি বিভাগের বিজ্ঞান বিভাগের জন্য আরগন ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি দ্বারা পরিচালিত মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের শক্তি ব্যবহারকারী কেন্দ্রের একটি মার্কিন বিভাগের শক্তি অফিসের উন্নত ফোটন সোর্স থেকে সংস্থানগুলি ব্যবহার করা হয়েছে।
আর্গন জাতীয় পরীক্ষাগার দেশীয় বিজ্ঞান এবং প্রযুক্তির চাপের সমস্যাগুলি সমাধান করার জন্য প্রচেষ্টা করে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে প্রথম জাতীয় পরীক্ষাগার হিসাবে, আর্গন কার্যত প্রতিটি বৈজ্ঞানিক শৃঙ্খলে কাটিয়া-এজ বেসিক পরিচালনা করে এবং গবেষণা প্রয়োগ করে। আরগন গবেষকরা শত শত সংস্থা, বিশ্ববিদ্যালয় এবং ফেডারেল, রাজ্য এবং পৌরসভা সংস্থাগুলির গবেষকদের সাথে নিবিড়ভাবে কাজ করেন যাতে তাদের নির্দিষ্ট সমস্যাগুলি সমাধান করতে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে বৈজ্ঞানিক নেতৃত্বকে এগিয়ে নিতে এবং জাতিকে আরও উন্নত ভবিষ্যতের জন্য প্রস্তুত করতে সহায়তা করে। আরগন 60০ টিরও বেশি দেশ থেকে কর্মচারী নিয়োগ করে এবং ইউএসইসিএজিও আর্গোন, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগের বিজ্ঞান বিভাগের এলএলসি দ্বারা পরিচালিত হয়।
মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের শক্তি বিভাগের বিজ্ঞান অফিস হ'ল শারীরিক বিজ্ঞানের মৌলিক গবেষণার দেশের বৃহত্তম প্রবক্তা, যা আমাদের সময়ের সবচেয়ে চাপযুক্ত কিছু বিষয়কে সম্বোধন করার জন্য কাজ করে। আরও তথ্যের জন্য, https: // শক্তি .gov/বিজ্ঞান ience দেখুন।