Современная химия




Осаждение ионов лития под микроскопом

осаждение ионов лития под микроскопом

Исследователям из США и Китая удалось получить изображения высокого разрешения осаждения ионов лития на анод, состоящий из нанопровода и рассмотреть в деталях, как происходит рост материала и как в результате изменения заряда деформируется нанопровод.

Полученная информация может оказаться полезной для разработки более эффекивных литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные аккумуляторы широко применяются на практике, однако при их зарядке и разрядке в источнике питания происходит существенное изменение объема материала анода, это изменение приводит к возникновению механического напряжения анодного материала, которое в конечном итоге может привести к разрушению анода. Состоящие из нанопроводов аноды могут обеспечивать процесс зарядки и разрядки, не деформируясь, что должно увеличить срок службы литий-ионного аккумулятора, однако механизмы, протекающие при работе таких электродов на молекулярном уровне, до настоящего времени не были известны.

Международная группа исследователей, работающая под руководством Ян Ю Хуанга (Jian Yu Huang) смогла наблюдать за литиированием и делитиированием (зарядкой и разрядкой) электрода из нанопровода в электрохимической ячейке, находящейся внутри камеры просвечивающего электронного микроскопа, фиксируя процессы, протекающеи на микроуровне.

Электрохимическая ячейка, разработанная группой состояла из анода на основе нанопровода оксида олова (SnO2), катода из относительно нового материала – смешанного оксида лития и кобальта (LiCoO2) и ионной жидкости, содержащей электролит - соль лития. Предпринимавшиеся ранее попытки наблюдать за разрядкой-зарядкой литий-ионного аккумулятора с помощью просвечивающего электронного микроскопа на были удачны, так как традиционные электролиты на основе этиленкарбоната испарялись при разрежении, создаваемым в камере микроскопа, переход на обладающие меньшей летучестью ионные жидкости решил проблему испарения.

Нанопровод из SnO2 был прикреплен к зонду сканирующего туннельного микроскопа, что позволяло осуществлять контроль положения анода в ионной жидкости, дополняя конструкцию электрохимической ячейки. Приложение к системе отрицательного электрического потенциала вызывало протекание электрохимической реакции зарядки аккумулятора, отток ионов лития с катода и их осаждение на анод.

Изображения, полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа показали, что по мере протекания реакции ионы лития внедрялись в нанопровод по каналам-дефектам, при этом более чем двукратное увеличение объема анода происходило практически за счет увеличения его длины, а ширина нанопровода практически не изменялась.

Джон Салливан (John Sullivan), один из участников проекта поясняет, что даже при полном погружении нанопровода в ионную жидкость осаждение лития должно приводить к удлинению провода и сохранению его длины. Он добавляет, что исследователи уверены в том, что энергия напряжения, возникающая при удлинении провода, меньше, чем напряжение, вызываемое его утолщением.

Джон Оуэн (John Owen), эксперт по литий-ионным аккумуляторам из Университета Саутгемптона отмечает, что результаты работы Хуанга позволяют понять, как ведет себя электродный материал в реально работающих источниках питания. Он добавляет, что весьма интересным было бы изучение поведения других электродных материалов – например, изготовленных из более интересных в плане практического применения в источниках питания – нанопроводов из кремния.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

ОБРАБОТКА ПОЛИМЕРА УГЛЕКИСЛЫМ ГАЗОМ

News image

Исследователи Фраунгоферовского Института Безопасности Окружающей среды и Энергетических технологий (UMSICHT) в Оберхаузене, преследуя новую идею ис...

ИННОВАЦИИ В ЭКСТРУЗИИ: система RSFgenius

News image

Нарушения в работе линии, её простои неизбежно ведут к сокращению доходов от производства. Поэтому наряду с такими компонентами, как экструдер, форм...

НОВЫЕ ПРОДУКТЫ BASF на «ИНТЕРЛАКОКРАСКЕ’ 2011»

News image

Экспозиция концерна, хорошо известного всем производителям ЛКМ, разместится на стенде FF 010 в павильоне «Форум» ЦВК «Экспоцентр». Наряду с тради...

PIR-ПЕНОПЛАСТЫ

News image

Они обеспечивают повышенную теплoстойкость, огнестойкость, устойчивость к воздействию химических веществ и размерную стабильность. В процессе про...

Новые продукты оргсинтеза:

СЫРЬЕ ДЛЯ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ: распушенная целлюлоза

News image

Необработанные сорта - Все поставщики предлагают необработанные сорта, которые можно использовать при необходимости. Вся сорта товарной распушенной целлюлозы не могут обрабатываться одинаковым обра...

ЗАМЕНИТЕЛИ САХАРА: свойства и применение

News image

К традиционной сладкой продукции относятся сиропы из сока сахарного клена и сахарного сорго; из корней цикория и клубней топинамбура, богатых инулином, при гидролизе которого образуется фруктоза (ле...

РЕКОНСТРУКЦИЯ в «АХЕМЕ»: опыт и результаты

News image

На прошедшей недавно международной конференции «Метанол и производные», организованной компанией Креон представители литовской фирмы Ахема поделились уникальным опытом реконструкции своего старого ...

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Новости неорганической химии - Осаждение ионов лития под микроскопом

Великие химики:

ДЭВИ (Cavendish), Гемфри

News image

Английский физик и химик Генри Кавендиш родился в Ницце; второй сын лорда Чарлза Кавендиша, герцога Девонширского. В 1749–1753 гг. обучался в Кембри...

КАННИЦЦАРО (Cannizzaro), Станислао

News image

Итальянский химик Станислао Канниццаро родился в Палермо; медицинское образование получил в университетах Палермо (1841–1845 гг.) и Пизы (1846–1848 ...

Институты химии:

Учреждение Российской академии наук Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН

News image

Институт металлоорганической химии создан в 1988 г. Институт участвует в программах РАН Разработка методов получения химических веществ и созда...

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН

News image

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН организован в 1957 году в соответствии с Постановлением АН СССР № 607 от 09