Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Схема синтеза и структуры композита на основе SnO2 и нанолистов графена.
Рис.2. Данные SEM и TEM
(а) для нанолистов графена;
(b) SnO2 и нанолистов графена.
Данные ТЕМ поперечных сечений
(с) нанолистов графена;
(d) нанолистов графена при большом увеличении; (е) только что приготовленного композита;
(f) композита после термической обработки.
Белые стрелки обозначают листы графена.
Рис.3.
(А) Данные эксперимента по зарядке/разрядке для композита.
(В) Циклирование для (а) наночастиц SnO2, (b) графита, (с) нанолистов графена, (d) композита на основе нанолистов графена и SnO2.

Нанопористый анодный материал из SnO2 и графена

Ключевые слова:  анодный материал, литиевая батарея

Опубликовал(а):  Корнейчук Светлана Александровна

17 января 2009

Сейчас в качестве анодных материалов для литий-ионных батарей в основном используется графит, но ученые не оставляют попыток заменить его материалом с лучшими характеристиками. Например, можно использовать оксид олова SnO2, т.к. его теоретическая ёмкость (782 мАч/г) гораздо выше ёмкости графита (372 мАч/г). К сожалению, использование SnO2 невозможно из-за сильного изменения объема оксида (около 300%) в процессе заряда/разряда батареи, что ведет к разрушению электрода.

Японские ученые решили эту проблему, создав композитный материал из нанолистов графена и наночастиц оксида олова. Ученые хотели «пересобрать» нанолисты графена в присутствии SnO2 так, чтобы ни один из компонентов не потерял своих электрохимических свойств. «Пересборка» заключается, во-первых, в пространственном ограничении оксида олова листами графена, что лимитирует изменение объема оксида, и, во-вторых, в том, что нанопоры между SnO2 и нанолистами могут играть роль буферного пространства в процессе заряда/разряда, что значительно повышает эффективность и ёмкостные свойства такого материала по сравнению с обычным SnO2.

Нанолисты графена были приготовлены в процессе химического восстановления слоистых графитных оксидных материалов. Наночастицы SnO2 были получены гидролизом SnCl4 в NaOH. Восстановленные листы графена разделили в этиленгликоле и затем их переорганизовали в присутствии SnO2, как показано на рис.1. Мольное отношение SnO2 к графену равнялось 1,5.

Данные SEM и TEM подтверждают, что ученым удалось получить именно ту структуру, на которую они рассчитывали. Наночастицы SnO2 равномерно расположены между листами графена таким образом, что образуется нанопористый композит с большим количеством пустот. Размер частиц колеблется в пределах 3,3 – 7,5 нм. Ограничение листами графена не дает этим частицам расти.

Начальная ёмкость полученного композита на основе SnO2 и нанолистов графена составила 810 мАч/г и уменьшилась до 570 мАч/г после 30 циклов (для сравнения – теоретическая емкость графита составляет 372 мАч/г). Объем оксида олова в процессе циклирования, конечно, изменяется, но благодаря своей нанопористой подвижной 3-D структуре электрод не разрушается.

Работа"Enhanced Cyclic Performance and Lithium Storage Capacity of SnO2/Graphene Nanoporous Electrodes with Three-Dimensionally Delaminated Flexible Structure" была опубликована в Nano Letters.


Источник: Nano Letters



Комментарии
Владимир Владимирович, 17 января 2009 13:53 
Прекрасный перевод!

Возник вопрос: насколько значительно уменьшается потенциал лития на оксиде олова и, соответственно, энергетическая емкость батарей, использующих данный анод?
С уверенностью могу сказать, что графен разделенный частицами металла (оксида) утопия полнейшая. На это, в частности, указывает шарообразная форма частиц SnO2. Скорее всего образуется пористый углеродный материал, а частички SnO2 высаживаются внутри пор, как обычно на дефектах структуры. Это конечно не значит, что материал не будет работать, однако это уже не первая работа в которой структура подобного материала описана неадекватно.
Владимир Владимирович, 24 января 2009 04:46 
Восстановленные листы графена разделили в этиленгликоле и затем их переорганизовали в присутствии SnO2, как показано на рис.1. (Рис. 1 приведен выше)
И графен, и SnO2 получены раздельно; и их нанокомпозит формируется в мягких условиях.
Так откуда, скажите на милость, должен взяться "пористый углеродный материал"?
И где конкретно неадекватность в описании структуры??
Графен по сути вещество гидрофобное, поэтому я и не верю, что кусок твердого материала составленного из турбостратных графитовых блоков разобьется до индивидуальных графеновых слоев и образует стабильную суспензию в полярном расворителе. Частицы SnO2 разделены блоками графеновых слоев, именуемых графитом)) Вопрос в том, что графеновых слоев в блоке действительно немного, поэтому авторы в дань моде и пишут о графене.
Графит - тоже, по сути, наноматериал из графена))
Владимир Владимирович, 07 февраля 2009 16:00 
...я и не верю, что кусок твердого материала составленного из турбостратных графитовых блоков разобьется до индивидуальных графеновых слоев и образует стабильную суспензию в полярном расворителе.

А в статье используются графитные оксиды, и даже здесь достаточно наглядные ПЭМ изображения, а в литературе метод приготовления нескольких слоев показан очень хорошо и убедительно.
Так что аргумент "не верю" звучит хлипко.
А что подразумевалось под: "Скорее всего образуется пористый углеродный материал, а частички SnO2 высаживаются внутри пор, как обычно на дефектах структуры." и совсем-таки страшно непонятно.
"Турбостратные графитовые блоки"- а что это такое, позвольте спросить?

"Графит - тоже, по сути, наноматериал из графена"- а если идти дальше, то "графитовый бозон Хиккса"- бензольное кольцо.

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

 

Наноконфеты
Наноконфеты

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.