امریکی محکمہ برائے توانائی (ڈی او ای) کے محققین ارگون نیشنل لیبارٹری میں لتیم آئن بیٹریوں کے میدان میں دریافتوں کی پیش کش کی ایک طویل تاریخ ہے۔ ان میں سے بہت سے نتائج بیٹری کیتھڈ کے لئے ہیں ، جسے این ایم سی ، نکل مینگنیج اور کوبالٹ آکسائڈ کہا جاتا ہے۔ اس کیتھوڈ کے ساتھ ایک بیٹری اب شیورلیٹ بولٹ کو طاقت دیتی ہے۔
ارگون کے محققین نے این ایم سی کیتھوڈس میں ایک اور پیشرفت حاصل کی ہے۔ ٹیم کا نیا چھوٹے کیتھوڈ ذرہ ڈھانچہ بیٹری کو زیادہ پائیدار اور محفوظ تر بنا سکتا ہے ، جو بہت زیادہ وولٹیج پر کام کرنے اور طویل سفر کی حدود فراہم کرنے کے قابل ہوسکتا ہے۔
"اب ہمارے پاس رہنمائی ہے کہ بیٹری مینوفیکچررز ہائی پریشر ، بارڈر لیس کیتھوڈ میٹریل بنانے کے لئے استعمال کرسکتے ہیں ،" خلیل امین ، ارگون کے ساتھی ایمریٹس۔
اسسٹنٹ کیمسٹ گیلیانگ سو نے کہا ، "موجودہ این ایم سی کیتھوڈس ہائی وولٹیج کے کاموں کے لئے ایک بڑی رکاوٹ پیش کرتے ہیں۔ چارج ڈسچارج سائیکلنگ کے ساتھ ، کیتھڈ کے ذرات میں دراڑوں کی تشکیل کی وجہ سے کارکردگی تیزی سے گرتی ہے۔ کئی دہائیوں سے ، بیٹری کے محققین ان دراڑوں کی مرمت کے طریقے تلاش کر رہے ہیں۔
ماضی کے ایک طریقہ میں بہت سے چھوٹے ذرات پر مشتمل چھوٹے چھوٹے کروی ذرات استعمال کیے گئے تھے۔ بڑے کروی ذرات پولی کرسٹل لائن ہیں ، جس میں مختلف رجحانات کے کرسٹل لائن ڈومین ہیں۔ اس کے نتیجے میں ، ان کے پاس وہی ہے جو سائنس دانوں کو ذرات کے مابین اناج کی حدود کہتے ہیں ، جس کی وجہ سے سائیکل کے دوران بیٹری پھٹ پڑ سکتی ہے۔ اس کی روک تھام کے لئے ، سو اور ارگون کے ساتھیوں نے اس سے قبل ہر ذرہ کے آس پاس حفاظتی پولیمر کوٹنگ تیار کی تھی۔ یہ کوٹنگ ان کے اندر بڑے کروی ذرات اور چھوٹے ذرات کے چاروں طرف ہے۔
اس طرح کی کریکنگ سے بچنے کا ایک اور طریقہ یہ ہے کہ سنگل کرسٹل ذرات استعمال کریں۔ ان ذرات کی الیکٹران مائکروسکوپی سے پتہ چلتا ہے کہ ان کی کوئی حد نہیں ہے۔
ٹیم کے لئے مسئلہ یہ تھا کہ لیپت پولی کرسٹلز اور سنگل کرسٹل سے بنی کیتھوڈس سائیکلنگ کے دوران اب بھی پھٹے ہوئے ہیں۔ لہذا ، انہوں نے امریکی محکمہ انرجی کے ارگون سائنس سینٹر میں ایڈوانسڈ فوٹوون ماخذ (اے پی ایس) اور سنٹر فار نینوومیٹریز (سی این ایم) میں ان کیتھوڈ مواد کا وسیع تجزیہ کیا۔
پانچ اے پی ایس اسلحہ (11-بی ایم ، 20-بی ایم ، 2-آئی ڈی ڈی ، 11-آئی ڈی-سی اور 34-آئی ڈی ای) پر مختلف ایکس رے تجزیے کیے گئے۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ سائنس دانوں کے خیال میں ایک ہی کرسٹل تھا ، جیسا کہ الیکٹران اور ایکس رے مائکروسکوپی نے دکھایا ہے ، حقیقت میں اس کی حدود کی حدود تھی۔ سی این ایم ایس کی اسکیننگ اور ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی نے اس نتیجے کی تصدیق کی۔
ماہر طبیعیات وینجن لیو نے کہا ، "جب ہم نے ان ذرات کی سطح کی شکل کو دیکھا تو وہ ایک ہی کرسٹل کی طرح نظر آتے تھے۔" â� <"但是 ， 当我们在 ap 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。 我们发现边界隐藏在内部。 我们发现边界隐藏在内部。 Â� <"但是 ， 当 在 在 使用 使用 使用 种 同步 同步 加速器 加速器 x 射线 显微镜 的 技术 和 和 其他 时 ， ， ， 发现 边界 边界 隐藏 隐藏 隐藏 在。"تاہم ، جب ہم نے اے پی ایس میں سنکروٹرن ایکس رے پھیلاؤ مائکروسکوپی اور دیگر تکنیک نامی ایک تکنیک کا استعمال کیا تو ہمیں معلوم ہوا کہ حدود اندر پوشیدہ ہیں۔"
اہم بات یہ ہے کہ ٹیم نے بغیر کسی حد کے سنگل کرسٹل تیار کرنے کا ایک طریقہ تیار کیا ہے۔ اس سنگل کرسٹل کیتھوڈ کے ساتھ چھوٹے خلیوں کی جانچ پڑتال نے بہت زیادہ وولٹیجز میں فی یونٹ حجم میں توانائی کے ذخیرہ میں 25 فیصد اضافہ ظاہر کیا جس میں 100 ٹیسٹ سائیکل سے زیادہ کارکردگی میں عملی طور پر کوئی نقصان نہیں ہوا ہے۔ اس کے برعکس ، ملٹی انٹرفیس سنگل کرسٹل یا لیپت پولی کرسٹل پر مشتمل این ایم سی کیتھوڈس نے اسی زندگی کے دوران 60 فیصد تک 88 فیصد کی گنجائش میں کمی ظاہر کی۔
جوہری پیمانے پر حساب کتاب کیتھوڈ کیپسیٹینس میں کمی کے طریقہ کار کو ظاہر کرتا ہے۔ سی این ایم میں ایک نانو سائنسدان ماریہ چانگ کے مطابق ، جب بیٹری ان سے زیادہ دور علاقوں سے زیادہ چارج ہوتی ہے تو حدود میں آکسیجن ایٹموں سے محروم ہونے کا زیادہ امکان ہوتا ہے۔ آکسیجن کا یہ نقصان سیل سائیکل کے انحطاط کا باعث بنتا ہے۔
چان نے کہا ، "ہمارے حساب کتاب سے پتہ چلتا ہے کہ حد کس طرح ہائی پریشر پر آکسیجن کو جاری کرنے کا باعث بن سکتی ہے ، جس کی وجہ سے کارکردگی کم ہوسکتی ہے۔"
حد کو ختم کرنے سے آکسیجن ارتقاء کو روکتا ہے ، اس طرح کیتھوڈ کی حفاظت اور چکنی استحکام کو بہتر بناتا ہے۔ امریکی محکمہ برائے توانائی کے لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری میں اے پی ایس کے ساتھ آکسیجن ارتقاء کی پیمائش اور ایک جدید روشنی کا ذریعہ اس نتیجے کی تصدیق کرتا ہے۔
ارگون کے ساتھی ایمریٹس ، خلیل امین نے کہا ، "اب ہمارے پاس یہ رہنما اصول ہیں کہ بیٹری مینوفیکچررز کیتھوڈ مواد بنانے کے لئے استعمال کرسکتے ہیں جن کی حدود نہیں ہیں اور ہائی پریشر پر کام نہیں کرسکتے ہیں۔" â� <"该指南应适用于 nmc 以外的其他正极材料。 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。 以外的其他正极材料。”"ہدایات NMC کے علاوہ کیتھوڈ میٹریل پر لاگو ہونا چاہئے۔"
اس مطالعے کے بارے میں ایک مضمون جریدے نیچر انرجی میں شائع ہوا۔ سو ، امین ، لیو اور چانگ کے علاوہ ، ارگون مصنفین ژیانگ لیو ، وینکٹا سوریا چیتنیا کولورو ، چن ژاؤ ، زینوی چاؤ ، یوزی لیو ، لیانگ ینگ ، امین ڈالی ، یانگ رین ، وینقیان ژینگ ، جنجنگ ہیونگ ، انجنگ ہونگ ، انجنگ ہونگ ، انجنگ دینگ ، انجنگ دینگ ، ڈو ، اور زونگھائی چن۔ لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری (وانلی یانگ ، چنگٹین لی ، اور زینگ کینگ ژو) ، زیامین یونیورسٹی (جِنگ جنگ فین ، لنگ ہوانگ اور شی گینگ سن) اور سنگھوا یونیورسٹی (ڈونگ شینگ رین ، زوننگ فینگ اور منگا اویانگ) کے سائنس دان۔
ارگون سنٹر برائے نانوومیٹریز کے بارے میں سنٹر برائے نانوومیٹریز ، جو امریکی محکمہ برائے توانائی نینو ٹکنالوجی کے تحقیقی مراکز میں سے ایک ہے ، امریکی محکمہ توانائی کے دفتر آف سائنس کے زیر انتظام بین الضابطہ نانوسکل ریسرچ کے لئے ایک اہم قومی صارف ادارہ ہے۔ ایک ساتھ ، این ایس آر سی تکمیلی سہولیات کا ایک مجموعہ تشکیل دیتے ہیں جو محققین کو من گھڑت ، پروسیسنگ ، خصوصیات اور ماڈلنگ کے لئے جدید ترین صلاحیتوں کے ساتھ نینو سکیل مواد کو مہیا کرتے ہیں اور قومی نانو ٹیکنالوجی اقدام کے تحت سب سے بڑی انفراسٹرکچر سرمایہ کاری کی نمائندگی کرتے ہیں۔ این ایس آر سی ارگون ، بروک ہیون ، لارنس برکلے ، اوک رج ، سینڈیا ، اور لاس الاموس میں امریکی محکمہ برائے توانائی قومی لیبارٹریوں میں واقع ہے۔ NSRC DOE کے بارے میں مزید معلومات کے ل ht ، https: // science .oSti .gov/us er-f a c i l lit ie s/us er-f a c i l it ie ie s-a at-a like.
ارگون نیشنل لیبارٹری میں امریکی محکمہ انرجی کا ایڈوانسڈ فوٹون ماخذ (اے پی ایس) دنیا کے سب سے زیادہ پیداواری ایکس رے ذرائع میں سے ایک ہے۔ اے پی ایس مواد سائنس ، کیمسٹری ، گاڑھا ہوا مادے کی طبیعیات ، زندگی اور ماحولیاتی علوم ، اور اطلاق شدہ تحقیق میں متنوع ریسرچ کمیونٹی کو اعلی شدت کے ایکس رے مہیا کرتا ہے۔ یہ ایکس رے مواد اور حیاتیاتی ڈھانچے ، عناصر ، کیمیائی ، مقناطیسی اور الیکٹرانک ریاستوں کی تقسیم ، اور ہر طرح کے تکنیکی طور پر اہم انجینئرنگ سسٹم کے مطالعہ کے لئے مثالی ہیں ، بیٹریاں سے لے کر ایندھن انجیکٹر نوزلز تک ، جو ہماری قومی معیشت ، ٹکنالوجی کے لئے ناگزیر ہیں۔ اور صحت کی بنیاد۔ ہر سال ، 5،000 سے زیادہ محققین کسی بھی دوسرے ایکس رے ریسرچ سینٹر کے صارفین کے مقابلے میں اہم دریافتوں کی تفصیل اور اہم حیاتیاتی پروٹین ڈھانچے کو حل کرنے کے لئے 2،000 سے زیادہ اشاعتوں کو شائع کرنے کے لئے اے پی کا استعمال کرتے ہیں۔ اے پی ایس کے سائنس دان اور انجینئر جدید ٹیکنالوجیز پر عمل پیرا ہیں جو ایکسلریٹرز اور روشنی کے ذرائع کی کارکردگی کو بہتر بنانے کی بنیاد ہیں۔ اس میں ان پٹ ڈیوائسز شامل ہیں جو محققین کے ذریعہ قیمتی انتہائی روشن ایکس رے تیار کرتے ہیں ، لینسز جو ایکس رے کو کچھ نینو میٹرز پر مرکوز کرتے ہیں ، ایسے آلات جو مطالعے کے تحت نمونے کے ساتھ ایکس رے کے تعامل کے طریقے کو زیادہ سے زیادہ کرتے ہیں ، اور اے پی ایس دریافتوں کی تحقیق کا مجموعہ اور انتظام بہت بڑا ڈیٹا کی مقدار پیدا کرتا ہے۔
اس مطالعے میں ایڈوانسڈ فوٹون ماخذ کے وسائل کا استعمال کیا گیا ، جو امریکی محکمہ برائے توانائی کے دفتر برائے سائنس یوزر سینٹر ، ارگون نیشنل لیبارٹری کے ذریعہ امریکی محکمہ برائے توانائی آفس آف سائنس کے لئے معاہدہ نمبر DE-AC02-06CH11357 کے تحت چلتا ہے۔
ارگون نیشنل لیبارٹری گھریلو سائنس اور ٹکنالوجی کے دباؤ مسائل کو حل کرنے کی کوشش کرتی ہے۔ ریاستہائے متحدہ میں پہلی قومی لیبارٹری کے طور پر ، ارگون عملی طور پر ہر سائنسی نظم و ضبط میں بنیادی اور لاگو تحقیق کا انعقاد کرتا ہے۔ ارگون کے محققین سیکڑوں کمپنیوں ، یونیورسٹیوں ، اور وفاقی ، ریاست ، اور میونسپل ایجنسیوں کے محققین کے ساتھ مل کر کام کرتے ہیں تاکہ ان کو مخصوص مسائل حل کرنے ، ہمیں سائنسی قیادت کو آگے بڑھانے اور قوم کو بہتر مستقبل کے لئے تیار کرنے میں مدد ملے۔ ارگون 60 سے زیادہ ممالک کے ملازمین کو ملازمت دیتا ہے اور اس کا کام امریکی محکمہ برائے توانائی کے دفتر سائنس کے ایل ایل سی ، یوکیکاگو ارگون نے کیا ہے۔
امریکی محکمہ برائے توانائی کا دفتر آف سائنس جسمانی علوم میں بنیادی تحقیق کا سب سے بڑا حامی ہے ، جو ہمارے وقت کے سب سے زیادہ اہم مسائل کو حل کرنے کے لئے کام کر رہا ہے۔ مزید معلومات کے لئے ، https: // توانائی. gov/سائنس آئینس ملاحظہ کریں۔