В последнее десятилетие литий-ионные батареи все более уверенно занимают новые позиции на рынке: почти каждый носит в кармане мобильный телефон, оснащенный подобным источником питания. Достаточно перспективным является новый класс химических источников тока с так называемой "трехмерной архитектурой" электрода.
Свой метод создания трехмерного анода тонкопленочных литий-ионных батарей был предложен коллективом авторов из США и Швеции. Основная мысль их работы заключается в том, чтобы на алюминиевые наностержни (рисунок 1) нанести однородный слой диоксида титана методом осаждения атомных слоев (ALD - atomic layer deposition). Этот метод, предложенный в свое время российскими учеными, был выбран далеко не случайно, поскольку малое расстояние между наностержнями (20-50 нм) не позволяет получить гладкую пленку (слой) на каждом из них другими методами. Непосредственно сам метод осаждения атомных слоев состоит из 4 этапов. В течение первого этапа с помощью азота вводится TiI4, абсорбирующийся на поверхности. В течение второго этапа реакционная область очищается, продуванием азота, для удаления йода и избытка TiI4. В течение третьего этапа в сферу реакции вводится водяной пар, который реагирует с адсорбированным TiI4 c образованием TiO2 и HI. И, наконец, на четвертом, заключительном, этапе через реакционную область продувается азот для удаления HI и избытка водяного пара.
Для оценки электрохимических свойств полученного электрода была собрана измерительная ячейка с использованием полученного наноструктурированного электрода в качестве анода. Результаты экспериментов по зарядке-разрядке такой батареи при постоянном токе представлены на рисунке 3. Авторы теоретически рассчитали, что емкость "двумерного" анода, в котором TiO2 нанесен на гладкую поверхность, должна быть в 10 раз меньше емкости полученного трехмерного анода (0.0112 мА-ч см-2 против 0.0011 мА-ч см-2). Как видно из рисунка 4, теория хорошо согласуется с экспериментом (разумеется, стоит отметить, что, конечно, общая емкость с учетом массы самих алюминиевых стержней и подложки будет существенно меньше. :-)))
Хотя, возможно, и чересчур много! Это мой первый перевод на эту тему, поэтому без огрехов не смог обойтись. Во время перевода других статей по неизвестной мне тематике я всегда обращаюсь к другим источникам. Но в этот раз я ничего толкового найти не смог. Поэтому я и понадеялся на помощь людей, которые этим профессионально занимаются. Хотя я себя ни в коем случае не оправдываю! В следующий раз отнесусь более серьезно к переводу!