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:

К НЕПРЕРЫВНОМУ ЦИКЛУ: будущее переработки пластмасс

News image

Пример, представленный в виде диаграммы, изображен на рисунке 1 - Примеры линейных операций. Данные методики быстро развиваются не для того, чтоб...

НАНОВОЛОКНА ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДЛИННОСТИ

News image

Компания использовала свои экструзионные головки типа печатных плат для производства волокна из полипропилена с высоким индексом текучести расплава....

АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ: пластмассы заменяют металл

News image

Одним из примеров успешного решения данной проблемы может служить новый специальный полиамидный ( PA ) продукт Ultramid ® Endure , созданный специал...

ПОКРЫТИЯ из ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИДА (PVDF)

News image

PVDF обладает долговременной устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, прекрасной устойчивостью к воздействию сильнодействующих химических...

Новые продукты оргсинтеза:

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...

ИМПЛАНТАТЫ С ГИДРОГЕЛЕМ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ

News image

Так же силы были направлены на поиск и исследования альтернативного наполнителя, который минимизировал бы вред здоровью, а эстетический эффект был бы максимальным. В данной статье представлен отчет ...

НОВИНКИ BASF для КОЖЕВЕННОЙ ОТРАСЛИ

News image

Девиз “Edition Caprileone” («Издано в Каприлеоне») используется применительно к ассортименту модных разновидностей кожи, отличающихся летней свежестью расцветок и преобладанием «натуральных» тонов. ...

Авторизация



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

Великие химики:

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 ...

БАЙЕР (Baeyer), Адольф фон

News image

Немецкий химик Иоганн Фридрих Вильгельм Адольф фон Байер родился в Берлине. Он был старшим из пяти детей Иоганна Якоба Байера и Евгении (Хитциг) Бай...

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

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН

News image

Новосибирский институт биоорганической химии СО РАН был организован 1 апреля 1984 года на базе Отдела биохимии Новосибирского института органической...