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:

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ TEIJIN ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ УГЛЕПЛАСТИКОВ

News image

Данные технологии сокращают время цикла формования каркаса кузова автомобиля до менее 1 минуты, сообщает пресс-служба компании. Этот технологический...

НОВЫЕ ЛИТЬЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

News image

Инновационные технологии, такие как многокомпонентное литье, литье с декорированием в форме и литье со вставками, литье со вспениванием, литье с впр...

НОВЫЙ КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ППУ-ТРУБ

News image

На основе Смесей полиольных компонентов марки Т Денарол, выпущенных Группой компаний «Союзснаб» (ПО «Зеленые Линии») в комплекте с полиизоцианатным ...

МОДИФИКАТОРЫ АСФАЛЬТА НА ОСНОВЕ РЕГЕНЕРИРОВАННОГО КАУЧУКА

News image

Это, безусловно, осложняет оценку технологии их производства и уровень соответствия российским техническим требованиям. Отечественный рынок располаг...

Новые продукты оргсинтеза:

ТЕХНОЛОГИЯ DUPONT ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООЛЕИНОВЫХ СОЕВЫХ МАСЕЛ

News image

DuPont запатентовала технологию получения высокоолеинового соевого масла, обладающего высокой окислительной стабильностью. Это масло имеет содержание С18 : 1 более 65% доли жирных кислот. Масло и...

НОВЫЕ ЗАМЕНИТЕЛИ АРЕ

News image

Кроме того, алкилфенолэтоксилаты применяют в производстве универсальных пигментных концентратов. Это водно-дисперсионные пигментные пасты, предназначенные для колеровки как водно-дисперсионных, так ...

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ФРУКТОВЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

News image

Современные технологии производства фруктовых наполнителей позволяют получать продукт с различными органолептическими и физико-химическими показателями, с высокой степенью термостабильности - от мин...

Авторизация



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

Великие химики:

КАЛВИН (Calvin), Meлвин

News image

Американский химик-органик Мелвин Калвин (Кэлвин) родился в Сент-Поле (штат Миннесота), в семье Розы И. (Хервиц) Калвин и Элиаса Калвина. Его родите...

ВИРТАНЕН (Virtanen), Арттури Илмари

News image

Финский биохимик Арттури Илмари Виртанен родился в Хельсинки, в семье Серафимы (Изотало) Виртанен и Каарло Виртанен. Окончив классический лицей в Ви...

Институты химии:

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

Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН

News image

Распоряжением Академии Наук СССР от 09.04.1968 г. на основании Постановления СМ СССР от 21