Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. РФА при различной степени интеркаляции лития в первом цикле. Индексы Миллера приведены для пространственной группы Pnma Li-обогащённой фазы Li1-eFePO4 и литий Li-дефицитной фазы Lie’FePO4 (в последнем случае, индексы подчёркнуты). Также показаны увеличенные пики (200).
Рис.2. HRTEM-изображения и электронная дифракция кристаллитов: a. Li1-eFePO4, b. Lie’FePO4.
Рис.3. Структура LiFePO4 и пути внедрения/извлечения Li вдоль оси b.
Рис.4. Дезориентированная зона в плоскости ac между фазами Li1-eFePO4 и Lie’FePO4[/SUB] во время процесса интеркаляции/деинтеркаляции.
Рис.5. Схематическое представление каскадного механизма интеркаляции/деинтеркаляции в кристаллах LiFePO4. a. Схема, демонстрирующая напряжения, которые возникают при деинтеркаляции лития; b. Процесс извлечения в действии.

Сыграем в домино с литием

Ключевые слова:  LiFePO4, анодный материал, литиевая батарея, электрод

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

15 декабря 2008

Наряду с титанатами и другими системами с незначительным изменением параметров кристаллической решетки при введении в нее лития, смешанный фосфат железа и лития является одним из наиболее перспективных материалов для изготовления катодов следующего поколения литий-ионных аккумуляторов, которые будут использоваться в гибридных автомобилях и электромобилях. Процесс интеркаляции/деинтеркаляция лития происходит фактически за счет реакции с участием отдельных фаз (не обладающих широкой областью твердых растворов), по составу близких к LiFePO4 и FePO4. При этом параметры решётки практически не изменяются, что крайне важно при создании подобного рода электродов. Обе фазы обладают низкой электронной проводимостью, а это уже является серьезной помехой для анализа механизма интеркаляции на микроуровне. Разобраться в этой сложной ситуации попытались французские учёные, которые предложили каскадную модель интеркаляции/деинтеркаляции лития в фосфат железа.

После обобщения множества данных было сделано несколько важных выводов. Во-первых, данные электронной микроскопии и рентгенофазового анализа показали (рис.1-2), что в системе одновременно сосуществуют полностью интеркалированные частицы и полностью деинтеркалированные индивидуальные частицы. Во-вторых, литий может входить в структуру и выходить из неё фактически только вдоль оси b (рис.3). В-третьих, в местах контакта фаз LiFePO4 и FePO4 образуется достаточно узкий зазор (дезориентированная зона), в которой возможно движение как ионов лития, так и электронов; при этом сами фазы обладают низкой ионной и электронной проводимостью (рис.4). На рисунке 5 представлена схема каскадной модели интеркаляции/деинтеркаляции. Стоит отметить, что рост одной фазы внутри частиц другой происходит очень быстро. Добавление некоторого количества ультрадисперсной сажи позволяет снизить омическое сопротивление образцов и улучшить их электрохимическое поведение.

Для данного модельного представления требуются частицы с очень малой концентрацией структурных дефектов, так как они влияют на движение фронта интеркаляции/деинтеркаляции. Учёные надеются, что подобную модель можно будет применять и для новых композитных материалов, которые будут разрабатываться для применения в качестве электродов.




Комментарии
Астафьева Ксения Игоревна, 15 декабря 2008 01:52 
уж год как думала, что занимаюсь материалом для катодов литиевых батарей. ты просто открыл мне глаза
Владимир Владимирович, 15 декабря 2008 01:59 
Он такой
Просто академатор
Ксюша, но я то, скажем, пишу заказной обзор, а тебе чего не спит(ь)ся?
а я всегда думал, что positive electrode - анод...
Владимир Владимирович, 15 декабря 2008 02:13 
Самое лучшее простое опредение: анод - это там, где окисление, а иначе, ой, запутаетесь (в старых учебниках)!
Владимир Владимирович, 15 декабря 2008 02:15 
Ой, а мягкий знак в скобках - невероятно драматичен
Трусов Л. А., 15 декабря 2008 04:15 
наверное, не стоит свои любимые операции приписывать всем остальным студентам.
Владимир Владимирович, 15 декабря 2008 04:31 
А еще, правда ли, что молодость на ФНМ столь мимолетна? (Ведь не прошло и полгода )
по всей видимости так и есть, надо у Ксении спрашивать, моя молодость ещё только приходить
Владимир Владимирович, 15 декабря 2008 16:57 
Тогда есть идея на тему "вечной молодости"!
Евгений Алексеевич, Вы ее просто сможете "не от-пу-стить!" Академаторы они могут! (Я знаю, я в фильме видел - значит правда! Правда, тот в фильме - эффектно "отпустил", но он с терминальными замашками был, его в МГУ не образовывали!)

А на научную тему (совестно иначе): достиглась ясность с катодами/анодами?
Мызь Артем Леонидович, 15 декабря 2008 17:48 
Г-н Тараскон теми же материалами занят... Фрэймворк европейский значица отчитываеца
Ксения Игоревна!
Ксюша! Не берите в голову, что эти рыцари "вечной молодости" вещают в портале. Молодость она должна пронизывать всю жизнь, не зависимо от мнений и обращений внимания Евгения Алексеевича Смирнова и иже с ними, например уважаемейшего Вл.Вл., их в МГУ плохо образовывали! Чай не полковое сообщество кавалергардов.
А Ленин такой молодой и юный октябрь впереди...
Евгений Алексеевич!
Спасибо за сомнительную классификацию.
Мы теперь думаем о Фуко и Ницше...
Владимир Владимирович, 15 декабря 2008 20:41 
<Самоотцензурировано>
ГСМу,
Владимир Владимирович!
Вы теряете остроту "вечной молодости"
Владимир Владимирович, 15 декабря 2008 21:02 
Так какие, Геннадий Семенович, а Вас конкретно проблемы с моим образованием???
Владимир Владимирович!
Кавалергарды это состояние души! А не результат образования!
Ваши же смайликовые эмоции льют на мельницу противников Тоталитарного Социализма с элементами демократии или, тьфу, как его - альтернативы... А у нас 90 летие ГОИ!!!
С глубочайшим почтением и ,
Геннадий Семенович
Владимир Владимирович, 15 декабря 2008 22:18 
Сверчковый кавалергард V
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 00:38 
АНОД (от греч. anodos — движение вверх, восхождение),
КАТ?ОД (от греч. kathodos — ход вниз, возвращение)
Считается что положительное электричество
снисходит от анода к катоду совершая работу.
Но мы то знаем, что на самом деле трудяга электрон, которого считают отрицательным,
прётся навстречу току электричества крутя спином и работая до тех пор, пока не попадёт в электронский рай - анод.
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 01:30 
Это "положительный" ток формально течет к аноду, а электроны попадают на катод.
(И не "восходят", а просто возвращаются в "рай". Так и людям нужно просто обрести свою Вселенскую Гармонию)
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 05:29 
С какой стороны смотреть!
Ток течёт от катода к аноду внутри ХИТа (химического источника тока) с точки зрения химика, и от анода к катоду с точки зрения потребителя-электрика.
Если правильно понял про ГОИ, то привет Оптикам, помню как лучшие стёкла варили на ЛЗОСе.
А насчёт Гармонии - это к Гене-крокодилу.
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 06:08 
Так откуда куда текут электроны с точки зрения потребителя-электрика? (Внутри ХИТа электроны редко куда текут, там обычно ионы заряд переносят)
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 06:40 
С точки зрения электрика течёт ток, электроны движутся с точки зрения электронщика, а спинтронщики должны обладать объёмным зрением.
Дорогой ВВ,
помогите пож. разобраться с кристаллами (стручок и бублик)
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 06:43 
Сергей Леонидович,
Ответьте, пожалуйста на конкретный вопрос: откуда и куда текут электроны с Вашей точки зрения (потребителя-электрика, преподавателя-электротехника или кого-либо еще).
Про стручки и бублики ответил
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 07:01 
Спасибо,
Электроны волнуясь стремятся ко всему положительному, это стремление я называю "электр" .
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 07:04 
Всегда пожалуйста!
И теперь завершающий конкретный вопрос: электроны текут от катода к аноду или анода к катоду?
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 07:13 
Я всё-таки думаю, что нельзя говорить, что электроны текут, поток электронов - это не сумма струй-электронов.
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 07:19 

Перефразированный завершающий конкретный вопрос: электроны перемещаются (стремятся) от катода к аноду или анода к катоду?
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 07:27 
Когда я пытаюсь описать студентам свои представления об электроне, я говорю о вихре электричества,переходящем в смерч (торнадо),который можно представить как круглую оладушку-пампушку из электротуманного вихря переменной плотности с магнитной корочкой
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 07:30 
Конкретный ответ
Электроны ёё стремятся к +
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 07:31 
Так к катоду или аноду??
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 07:35 
А что такое "образование"?
Перемещаются и стремятся - две большие разницы
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 07:42 
Стремятся электроны к плюсу (аноду) но в составе иона они химическими силами переносятся на катод, чтобы их стремление можно было использовать как энергию ХИТа.
Поживёшь с вами - позеленеешь
P.S. Внутри источника электроэнергии носители электрического заряда перемещаются вопреки своим стремлениям, за счёт (поту)сторонних сил, поглощая световую,тепловую,механическую, химическую энергию и превращая её в химическую.
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 07:49 
А вот, смотрите, правильный ответ в картинках (для наглядности): анод и катод.
Формальный знак электрода вторичен по отношению к происходящему там химическому процессу. На аноде происходит окисление, значит там создается избыток электронов и они текут/перемещаются/стремятся от анода к катоду (где происходит восстановление - потребление электронов).
Так что выше у Вас - два раза опечатка

А зеленение - прямое следствие вопиющей неконкретности.
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 07:58 
Бог с ней, Википедией, я сегодня нашёл грубейшую ошибку в дочкиных школьных учебниках/задачниках по физике...
P.S. А что такое конкреции?
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 08:01 
В Википедии только наглядные картинки. Суть вопроса, что на аноде происходит окисление (ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ) безотносительна.

P.S. А конкреции в данном контексте - это то, куда не надо вступать, чтобы не вопить
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 08:19 
А что такое окисление?
P.S. Всегда хотел досконально разобраться
с ХИТами с точки эрения химии
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 08:21 
Окисление - это процесс потери электронов, как на картинке анода Zn становится Zn2+ теряя/отдавая 2 электрона.
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 08:29 
По моему анодом становится раствор соли, а металлический цинк - катодом.
С детства помню, как неприятен прохудившийся цинковый стаканчик гальванического элемента.
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 08:35 
Воспоминания детства сентиментально ценны но не меняют факта, что цинковый стаканчик худеет от анодного растворения. А раствор соли - электролит (переносчик ионов).
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 08:39 
Возможно иы так и не придём к однозначному пониманию терминов (надо идти на работу), но рад что по зелёности приблизился к Гене
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 08:43 
Превзошли, пожалуй

По ретроспективному анализу диалогов, у меня возникли противоречиво-двоякие чувства и, соответственно, предложения: или как-то упорядочить процесс общения тематическим, или, наоборот, поощрять обучающие<?> дискуссии и выдавать педагогические медали. Мне тогда, пожалуйста, самую круглую
А какого цвета выдать медаль? Целеную или со смайликом?
ммм...а чего вы собственно спорите про анод и катод, в статье написано "positive electrode", а как его назвать это вопрос вторичный...
Насколько я помню - анод в ХИТ-е заряжен отрицательно. А при проведении электролиза - положительно. Соответственно, надо учитывать, какой процесс мы рассматриваем.

Насчёт движения электронов - они двигаются от минуса к плюсу. Но поток электричества (школьная физика) направлен от плюса к минусу.

-----
P.S. А что такое конкреции?
-----

Булыжники такие. На дне Тихого океана валяются. Богатая руда марганца и железа.
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 13:28 
В кота булыжником..77
Это ТОЛЬКО В ДЕТСТВЕ, ПО НЕДОМЫСЛИЮ
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 15:16 
Насколько я помню - анод в ХИТ-е заряжен отрицательно. А при проведении электролиза - положительно. Соответственно, надо учитывать, какой процесс мы рассматриваем.

Правильно!
Но может просто помнить, что на аноде происходит окисление

Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 15:17 
ммм...а чего вы собственно спорите про анод и катод, в статье написано "positive electrode", а как его назвать это вопрос вторичный...

Не совсем правильно!
(Электрод принято называть...чтоб, к примеру недоумений не вызывать, как в первом комментарии...))
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 15:20 
В кота булыжником...

Это будет очень плохое поведение и преследуемое по закону!
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 15:22 
А какого цвета выдать медаль? Целеную или со смайликом?

Понятно, с моргающим грустным смайликом и носовым платком...
Владимир Владимирович, 16 декабря 2008 15:44 
Ушел, моргая грустно
А какого цвета выдать медаль? Зеленую или со смайликом?
ЗЕЛЕНУЮ!
ПО ТОМУ, КАК только ОТ ЗЕЛЕНОЙ КРОКОДИЛЬИ СЛЕЗЫ.
ГЕНА КРОКОДИЛ.
P.S. По поводу же смайликов Vivat V
Курилин Сергей Леонидович, 16 декабря 2008 18:13 
А за "кон" это беспредел?
Вот это нафлудили!

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

 

Северный олень
Северный олень

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

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.