Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. SEM- (a, b), TEM- (с, d) и HRTEM-изображения (e, f) слоёв окисленного графена и нанолистов графена.
Рис.2. Процесс интеркаляции и деинтеркаляции лития в материалы на основе нанолистов графена. (A) профили зарядки и разрядки и (B) поведение образцов при циклировании для (a) графита, (b) нанолистов графена, (c) нанолистов графена с внедрёнными нанотрубками, (d) нанолистов графена с внедрёнными молекулами фуллерена.
Рис.3. (A) соотношение между числом графеновых слоёв и расстоянием между ними. (B) HRTEM-изображения нанолистов графена: (a) 4 слоя, (b) 6 слоёв и (c) 17 слоёв.
Рис.4. (A) Соотношение между расстоянием d и ёмкостными характеристиками нанолистов графена и графита. (B) Соотношение между расстоянием d и ёмкостными характеристиками известных углеродных материалов анода. (С) HRTEM-изображения и измеренное межслоевое расстояние для (a) нанолистов графена, (b) нанолистов графена с внедрёнными нанотрубками, (с) нанолистов графена с внедрёнными молекулами фуллерена.

Графен вступает в борьбу за емкость литиевых аккумуляторов

Ключевые слова:  анодный материал, вторичный источник тока, графен, литиевый источник тока, углеродный материал

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

03 января 2009

Материалы на основе графита и кобальтита лития (LiCoO2) уже достаточно давно применяются для изготовления электродов вторичных литиевых источников тока. Однако они имеют ряд недостатков: кобальтит лития – токсичное и достаточно недешевое вещество, а теоретическая ёмкость графита составляет всего около 320 мАч/г из-за ограничений, связанных с образованием устойчивого интеркалированного соединения C6Li. Материалы на основе графена (графитовые монослои) обладают целым рядом заманчивых с практической точки зрения свойств: они нетоксичны, химически и термически стабильны, обладают высокой электропроводностью и механической прочностью. Теме применения графена и графита во вторичных литиевых источниках тока посвящено немало работ. Интеркаляция и деинтеркаляция лития может происходить в этих материалах без каких-либо деградационных процессов при условии, что расстояние между двумя соседними слоями будет не менее 0,4 нм.

Группа учёных из Японии разработала подход для создания анодного материала на основе "нанолистов графена" (GNS), которые получаются при отслаивании от объёмного образца графита окисленных монослоёв с последующей сборкой их в "нанолисты" и восстановлением. При этом можно варьировать толщину (т.е. количество) слоёв, составляющих "нанолист" ("нанопачку"), и, следовательно, межслоевое расстояние (рис.1), а также вводить в межслоевое пространство фуллерены (GNS + C60) и углеродные нанотрубки (GNS + CNT) для увеличения межслоевого расстояния до необходимой величины в 0,4 нм. Как видно из экспериментальных данных по измерению ёмкости полученных образцов (рис.2), наблюдаемая ёмкость для композитных материалов на основе графеновых нанолистов в 1,5 – 2 раза выше, чем для обычного графита. При этом полученные композитные материалы достаточно устойчивы при циклировании (уменьшение ёмкости составило ~20 – 30%, а для обычного графита – ~15 – 20%). Измерения межслоевого расстояния d (рис.3, 4) и построение зависимостей d от наблюдаемой ёмкости (рис.4) подтверждают справедливость утверждения о том, что для достижения максимальной ёмкости d должно составлять ~0,4 нм. Для объяснения такого поведения материала на основе графеновых нанолистов авторы выдвинули два основных аргумента: во-первых, изменение электронной структуры полученных нанолистов по сравнению с объёмным графитом, и, во-вторых, интеркаляции большего количества лития за счёт увеличения межслоевого расстояния.

Хотя до реального практического применения во вторичных литиевых источниках тока данной разработке ещё довольно далеко, учёные уверены, что реализация предложенной технологии позволит в скором будущем отработать технологии получения реальных анодных материалов и создания аккумуляторов на их основе.




Комментарии
Маловато по емкости... Но интересно...
а чем это он маловат по ёмкости?
вроде 600-700 мАч/гр это не так уж и мало...
Про ЭДС ничего нет...
А как говорится "не током единым..."
Владимир Владимирович, 04 января 2009 09:02 
А только один электрод обсуждается, и ток пропорционален количеству полезно используемого лития. Для ЭДС нужно два электрода, то есть ЭДС будет зависеть от потенциала лития на другом электроде (как например CoO2|LiCoO2)
ну да, батарейку-то они не собирали же...;)))
может в скором времени напишут статейку о том, как в батарейку засунуть эту пакость и как она там себя вести будет...
Евгений Алексеевич (мл.), а как, по-Вашему, были получены экспериментальные данные для рис. 2? Поинтересуйтесь, не пожалеете.

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

 

Углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки

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.