Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Олимпиада - 2008 (олимпиады 2007, 2009, 2010)

Всероссийская Интернет-олимпиада школьников, студентов, аспирантов и молодых ученых в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий

03. Основной тур: М1. Батарейки (химия / материаловедение)

Типичный аккумулятор
Типичная нанотрубка

(решение задач блока ХИМИЯ / МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, как и других блоков, позволит отобрать ТРЕХ человек на очный тур, набравших при решении задач ЭТОГО блока наибольшее количество баллов. Дополнительно по результатам очного тура эти претенденты будут бороться за специальную номинацию «Нанохимия и наноматериалы». На очный тур будет отобрано также еще 5 человек, набравших наибольшее абсолютное количество баллов, поэтому после решения задач по своей специальности есть полный смысл решать задачи из других блоков.)

В современных литий-ионных аккумуляторах отрицательный электрод изготавливают из графита. При заряде в такой электрод внедряются (интеркалируют) ионы лития:

C + x Li+ + x e- LixC, (е − электрон)

Максимальное количество внедренного лития соответствует х = 1/6, т.е. формуле LiC6. Высказывались предположения, что если для этих целей использовать углеродные нанотрубки, то можно получить материал с более высокой емкостью по литию (x > 1/6). Литературные данные по экспериментам с углеродными нанотрубками противоречивы, но, в общем, не удается получить x > 1/6, а в большинстве случаев интеркаляционная емкость нанотрубок оказывается меньше, чем емкость графита. Часто препараты с углеродными нанотрубками содержат определенное количество других углеродных материалов (сажи и т.п.). Есть данные, что с повышением степени очистки препарата от посторонних углеродных материалов интеркаляционная емкость по литию снижается.

1. Как можно объяснить эти экспериментальные результаты? (2 балла)

2. Чем процесс интеркаляции лития в одностенные углеродные нанотрубки принципиально отличается от процесса интеркаляции в многостенные нанотрубки? (1 балл)

Положительный электрод литий-ионного аккумулятора изготавливают из литированных оксидов переходных металлов. Чаще всего используют кобальтит лития LiCoO2. При заряде такого электрода ионы лития извлекаются из литированного оксида, а степень окисления металла увеличивается:

LiCoO2 Li(1−x)CoO2 + x Li+ + x e-

Оксиды имеют очень низкую электронную проводимость, поэтому в состав положительного электрода всегда вводят «электропроводящую добавку» − сажу или другой углеродный материал. Описаны примеры применения углеродных нанотрубок в качестве «электропроводящей добавки».

3. Почему именно нанотрубки являются очень удачной «электропроводящей добавкой»? (2 балла)

4. Можно ли углеродные нанотрубки полноценно заменить на неуглеродные – на основе дисульфида молибдена, оксида титана, оксида ванадия? Объясните Ваши выводы (2 балла)

 

Прикрепленные файлы:
batar.pdf (195.37 Кб.)

 



Решение

Структуры гидроксида магния
Структуры гидроксида магния

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.