Nuacht Tionscail

Foghlaimíonn eolaithe níos mó faoi na chéad uair an chloig de shaol ceallraí litiam-ian

2021-08-09


Déanann eolaithe ceallraí litiam-ian atá saindeartha a luchtú isteach i mais-speictriméadar ian tánaisteach a ligeann dóibh foirmiú an idirphase soladach-leictrilít a fheiceáil ag an leibhéal móilíneach agus an ceallraí ag feidhmiú. Creidmheas: Andrea Starr/PNNL

 

Cinneann na chéad uair an chloig de shaol ceallraí litiam-ian den chuid is mó cé chomh maith agus a fheidhmeoidh sé. Sna chuimhneacháin sin, cuireann sraith móilíní féin-chéile isteach i struchtúr taobh istigh den cheallraí a dhéanfaidh difear don cheallraí ar feadh na mblianta atá le teacht.

 

Tá an post ríthábhachtach ag an gcomhpháirt seo, ar a dtugtar an t-idirphase soladach-leictrilít nó SEI, roinnt cáithníní a bhlocáil agus ligean do dhaoine eile pas a fháil, cosúil le bouncer teach tábhairne a dhiúltóidh d'earraí neamh-inmhianaithe agus é ag ligean isteach sa glitterati. Is enigma é an struchtúr d’eolaithe a bhfuil staidéar déanta acu air le blianta fada. Bhain taighdeoirí úsáid as teicnící iolracha chun níos mó a fhoghlaim ach ní raibh go dtí seo feicthe acu é a chruthú ar leibhéal móilíneach.

 

Is céim ríthábhachtach é tuilleadh eolais a fháil faoin SEI ar an mbóthar chun cadhnraí litiam-ian níos fuinniúla, níos buanseasmhaí agus níos sábháilte a chruthú.

 

Rinne foireann idirnáisiúnta eolaithe an obair a foilsíodh ar 27 Eanáir in Nature Nanaitheicneolaíocht faoi stiúir taighdeoirí ag Saotharlann Náisiúnta Iarthuaisceart an Aigéin Chiúin de chuid na Roinne Fuinnimh agus Saotharlann Taighde Arm na SA. I measc na n-údair chomhfhreagracha tá Zihua Zhu, Chongmin Wang agus Zhijie Xu ó PNNL agus Kang Xu ó Shaotharlann Taighde Arm na SA.

 

Cén fáth a n-oibríonn cadhnraí litiam-ian ar chor ar bith: an SEI

 

Is scannán an-tanaí é an t-idirphas soladach-leictrilít d'ábhar nach bhfuil ann nuair a thógtar ceallraí den chéad uair. Is nuair a ghearrtar an ceallraí den chéad uair amháin go ndéanann móilíní comhiomlán agus imoibriú leictriceimiceach chun an struchtúr a fhoirmiú, a fheidhmíonn mar gheata a ligeann do hiain litiam dul siar agus amach idir an anóid agus an chatóid. Go ríthábhachtach, cuireann an SEI iallach ar leictreoin malairt slí a dhéanamh, rud a choinníonn an ceallraí ag oibriú agus a fhágann gur féidir fuinneamh a stóráil.

 

Is mar gheall ar an SEI go bhfuil cadhnraí litiam-ian againn ar chor ar bith chun ár bhfóin phóca, ár ríomhairí glúine agus ár bhfeithiclí leictreacha a chumhachtú.

 

Ach ní mór d'eolaithe níos mó eolais a fháil faoin struchtúr geata seo. Cad iad na fachtóirí a scarann ​​an glitterati ón riffraff i gceallraí litiam-ian? Cad iad na ceimiceáin is gá a chur san áireamh sa leictrilít, agus cad iad na tiúchain, chun na móilíní a fhoirmiú isteach sna struchtúir SEI is úsáidí ionas nach ndéanann siad móilíní a shúiteáil ón leictrilít go leanúnach, rud a ghortaíonn feidhmíocht ceallraí?

 

Oibríonn na heolaithe le comhábhair éagsúla, ag tuar conas a rachaidh siad le chéile chun an struchtúr is fearr a chruthú. Ach gan a thuilleadh eolais a fháil faoin gcaoi a gcruthaítear an t-idirphase soladach-leictrilít, tá eolaithe cosúil le príomhchócaire ag juggling comhábhair, ag obair le cookbooks nach bhfuil ach scríofa go páirteach.


 


Tá Zihua Zhu agus Chongmin Wang mar chuid den fhoireann a d'fhoghlaim faisnéis ríthábhachtach nua maidir le cruthú príomh-chomhpháirt de chadhnraí litiam-ian. Creidmheas: Andrea Starr/PNNL

 

Cadhnraí litiam-ian a iniúchadh le teicneolaíocht nua

 

Chun cabhrú le heolaithe tuiscint níos fearr a fháil ar an SEI, d'úsáid an fhoireann teicneolaíocht paitinnithe PNNL chun anailís a dhéanamh ar an struchtúr mar a cruthaíodh é. Bhain na heolaithe úsáid as léas iain fuinniúil chun tollánú isteach i SEI a bhí díreach ina fhoirmiú i gceallra oibriúcháin, ag seoladh cuid den ábhar san aer agus á ghabháil le haghaidh anailíse agus iad ag brath ar theannas dromchla chun anleictrilít leachtach. Ansin rinne an fhoireann anailís ar na comhpháirteanna SEI ag baint úsáide as mais-speictriméadar.

 

Cheadaigh an cur chuige paitinnithe, ar a dtugtar mais-speictriméadracht ian tánaisteach leachtach in situ nó SIMS leachtach, don fhoireann breathnú gan fasach ar an SEI mar a bhí sé agus fadhbanna taobhchéimnithe curtha i láthair ag ceallraí litiam-ian atá ag obair. Cruthaíodh an teicneolaíocht ag foireann faoi stiúir Zhu, ag tógáil ar obair SIMS roimhe seo ag comhghleacaí PNNL Xiao-Ying Yu.

 

"Tugann ár dteicneolaíocht tuiscint eolaíoch soladach dúinn ar an ngníomhaíocht mhóilíneach sa struchtúr casta seo," a dúirt Zhu. "D'fhéadfadh na torthaí cuidiú le daoine eile ceimic an leictrilít agus na leictreoidí a oiriúnú chun cadhnraí níos fearr a dhéanamh."

 

U.Comhoibríonn taighdeoirí Arm S. agus PNNL

 

Bhain foireann PNNL le Kang Xu, comhalta taighde le Saotharlann Taighde Arm na SA agus saineolaí ar leictrilít agus an SEI, agus chuaigh siad i ngleic leis an gceist le chéile.

Dheimhnigh na heolaithe a raibh amhras ar thaighdeoirí go bhfuil an SEI comhdhéanta de dhá shraith. Ach chuaigh an fhoireann i bhfad níos faide, ag sonrú comhdhéanamh ceimiceach beacht gach ciseal agus ag cinneadh na gcéimeanna ceimiceacha a tharlaíonn i gceallraí chun an struchtúr a bhaint amach.

Chinn an fhoireann go bhfuil ciseal amháin den struchtúr, in aice leis an anóid, tanaí ach dlúth; is é seo an ciseal a repels leictreoin ach a ligeann iain litiam chun dul tríd. Tá an ciseal seachtrach, díreach in aice leis an leictrilít, níos tiús agus déanann sé idirghníomhú idir an leacht agus an chuid eile den SEI. Tá an ciseal istigh beagán níos deacra agus tá an taobh amuigh níos déanaí níos leachtacha, beagán cosúil leis an difríocht idir mhin choirce tearcchócaráilte agus róchócaráilte.

 

Ról fluairíd litiam

 

Toradh amháin ar an staidéar ná tuiscint níos fearr ar ról fluairíd litiam sa leictrilít a úsáidtear icadhnraí litiam-ian. Léirigh roinnt taighdeoirí, lena n-áirítear Kang Xu, go n-éiríonn níos fearr le cadhnraí le SEIanna atá níos saibhre i fluairíd litiam. Léirigh an fhoireann conas a thagann fluairíd litiam mar chuid de chiseal istigh an SEI, agus tugann na torthaí leideanna maidir le conas níos mó fluairín a ionchorprú isteach sastruchtúr.

 

"Leis an teicníc seo, foghlaimíonn tú ní hamháin cad iad na móilíní atá i láthair ach freisin conas atá siad struchtúrtha," a deir Wang. "Sin é áilleacht na teicneolaíochta seo."