Warning: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /nano-data/main/resources.obj.php:5902) in /nano-data/main/resources.obj.php on line 5089
Однофазная интеркаляция/деинтеркаляция лития в наноразмерном LiFePO4
Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Рентгенограммы образцов LiFePO4 S40 и S140: (a) общий вид профиля, (b) увеличение пика (211/020), демонстрирующее сдвиг пика.
Рис.2. Описание образца S40: (a) Объёмное и суммарное распределение частиц по размерам, (b) SEM-изображение, (с) HRTEM-изображение одной наночастицы, вставка: электронная дифракция.
Рис.3. Уточнение профиля функции с помощью метода Ритвельда для образца S40. Экспериментальные данные (пунктирная линия), профиль, полученный при уточнении (сплошная линия) и разностная кривая. Вставки: средние наблюдаемые форма и размер доменов когерентного рассеяния излучения.
Рис.4.Электрохимическое поведение образца S40 и образца LiFePO4 с углеродными наночастицами: (a) Кривые заряда/разряда при скорости С/10 (1 Li+ за 10 часов) в течение 60 циклов и сравнение параметров, если скорость заряда/разряда С. (b) Кривые заряда/разряда при различных скоростях для устройства на основе Li/углеродные наночастицы нано-LiFePO4. (с) Сравнение параметров для устройств (a) и (b).
Рис.5. Электрохимическое и структурное описание образцов LiFePO4 S40: (a) Кривые заряда/разряда при скорости С/40 (1 Li+ за 40 часов) образца S40 (красная линия) в сравнение с двуфазным профилем образца S140 (синяя линия). (b) РФА in situ: сдвиг пиков свидетельствует об образовании твёрдого раствора во время процессов заряда/разряда.
Рис.6. Параметры элементарной ячейки как функция извлечённого лития в образце S40.

Однофазная интеркаляция/деинтеркаляция лития в наноразмерном LiFePO4

Ключевые слова:  Li-Ion, LiFePO4, аккумуляторы, катодный материал, нанотехнологии, наночастицы, Оливин

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

07 сентября 2008

Всё большую роль в нашей повседневной жизни играют миниатюрные источники тока. Если несколько пятилетий назад таковым являлись обычные батарейки, то теперь каждый цивилизованный человек, осознающий экологические проблемы современности, предпочитает одноразовому использованию батареек многократное аккумуляторов. Да и автомобильные гиганты (к сожалению, не российские) озабочены проблемой внедрения достаточно мощных аккумуляторов в свои новые авто (к примеру, Nissan, Lexus, BMW – чей проект X7 был некоторое время образцом для подражания) и создания гибридных авто со значительно сниженной эмиссией вредных газов, автозапчасти к которым значительно дешевле. В данную область науки вкладывается большая часть прибыли всех заинтересованных компаний. Однако не всё так просто, как кажется на первый взгляд. Существует ряд недостатков и проблем, связанных с производством аккумуляторных батарей, которые пока перекрываются оптимальным сочетанием цена-ёмкость-габариты. Наиболее важная проблема – создание такого материала положительного электрода, который мог бы при приложении напряжения «запасать» в себе достаточно большое количество Li, при этом не выходя за область своей термодинамической стабильности.

Классические электроды для Li-ионной технологии работают путём однофазного и двухфазного процессов интеркаляции/деинтеркаляции. При этом однофазный процесс наиболее выгоден с точки зрения практического применения данной технологии.

Авторы работы путём низкотемпературного осаждения из раствора получили частицы размером 40, 70 и 120 нм (S40,S70 и S140, соответственно). На рисунке 1 представлен рентгенофазовый анализ полученных образцов. Также было получено распределение по размерам для образца S40 и выполнена электронная дифракция, что подтвердило высокую кристалличность образцов (рис.2). В структуре оливина существует 2 типа позиций: M1 – LiO6 и M2 – FeO6. Чтобы оценить распределение катионов по позициям (на что указывает сдвиг одного из пиков на рис.1) были выполнены анализ данных РФА методом Ритвельда и нейтронная дифракция для полученных образцов. Таким образом, состав образца S40 можно записать как (vac0.15Li0.79Fe0.06)M1(vac0.10Fe0.90)M2PO4, а S70 – (vac0.07Li0.89Fe0.04)M1(vac0.08Fe0.92)M2PO4. Далее был проведён ряд экспериментов по изучению электрохимических характеристик полученных материалов (рис.4-5), aтакже исследована зависимость параметров решётки от количества интеркалированного лития (рис.6), прекрасно описывающаяся правилом Вегарда. Измеренная ёмкость составила 120 мА*ч*г-1, тогда как теоретический предел для данного рода материалов составляет 170 мА*ч*г-1.

Учёные полагают, что замещение части железа, например, на марганец в структуре оливина позволит получать менее напряжённые структуры, при этом деинтеркаляция лития будет проходить по однофазному механизму. Успехи в данной области науки позволят в скором будущем создать новые, более ёмкие, безопасные и долгоживущие Li-ионные батареи, применение которых поможет сократить загрязнение окружающей среды и увеличить эффективность работы устройств.


Источник:




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Луковичные наноструктуры, декорированные наночастицами золота
Луковичные наноструктуры, декорированные наночастицами золота

Светодиодные технологии и оптоэлектроника: магистратура на стыке образования и индустрии
Открыт набор на первую в России индустриальную программу «Светодиодные технологии и оптоэлектроника» Университета ИТМО

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

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.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
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.