Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. (a) РЭМ фотография при 10000 кратном увеличении. (b) ПЭМ фотография волокна композита. Схема(c) и фотография (d) измерительной ячейки до и после помещения в алюминиевую упаковку, покрытую полимером.
Рисунок 2. Седьмая кривая заряда-разряда (a) и зависимость емкости от тока для композита. Величина тока изменялась от 10 до 320 мА. Емкость нормированна на общую массу композита.
Рисунок 3. Кривые заряда-разряда 1-5 и 96-100 композита при силе тока 320 мА. Емкость нормированна на общую массу композита.

"Бумажные" батарейки

Ключевые слова:  аккумуляторы, проводящие полимеры

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

13 сентября 2009

Разработка тонких, легких, растяжимых и экологичных батарей уже довольно давно является актуальной проблемой, стоящей перед физиками, химиками и материаловедами. В качестве материала электрода неоднократно предлагался проводящий полимер. Однако исследователи столкнулись с рядом проблем, которые не позволили приблизить коммерческое использование таких батарей, в частности такие источники питания продемонстрировали низкую скорость зарядки и значительное уменьшение емкости после циклов заряда-разряда.

Свою лепту в развитие батарей с электродом, изготовленным из проводящего полимера, внес коллектив исследователей университета из шведского города Уппсала. В качестве проводящего полимера они преложили использовать полипиррол (PPy), который нанесли на подложку из целлюлозы, полученной из водоросли Cladhophora. Выбор такой экзотической целлюлозы далеко не случаен и обусловлен гораздо большей удельной поверхностью, по сравнению с обычной хлопковой целлюлозой. PPy гомогенно наносится на такую целлюлозу в виде пленки толщиной несколько нанометров, и такой композит демонстрирует исключительно высокую емкость.

Композитный материал, представляющий собой тонкие черные листы, изготавливается окислением пиролла хлоридом железа (III) на поверхности целлюлозы (рис.1). Для определния количества PPy в композите был использован термогравиметрический анализ (ТГ), согласно которому в композите доля PPy составляет 2/3, что в свою очередь хорошо согласуется с данными просвечивающей электронной микроскопии. Для подтверждения этого был проведен химический CHN-анализ, который прекрасно согласуется с данными ТГ.

Для оценки перспективности полученного композита в качестве материала элетрода для батареи, была собрана измерительная ячейка, в которой окисленная и восстановленная части композита выступили в качестве электродов. Два электрода были разделены бумажным фильтром, смоченным в NaCl. В качестве токосъемника использовалась платиновая фольга. Во избежание испарения воды из электролита вся ячейка, заключенная между стеклянными пластинками, была помещена в алюминиевую упаковку, покрытую полимером. На рисунке 2 представлены результаты эксперимента по заряду-разряду при постоянном токе. На основании этих кривых была вычислена емкость, нормированная на общую массу композита. При увеличении силы тока с 10 до 320 мА, емкость понизилась всего на 28%, что является подтверждением выдающейся способности композита к быстрому окислению и восстановлению.

Для оценки срока службы батареи с электродами, изготовленными из описанного выше композита, измерительная ячейка была подвержена 100 циклам заряда-разряда при постоянном токе 320 мА (рис.3). Снижение емкости, нормированной на общую массу композита, составило всего 6%, что значительно меньше по сравнению с предыдущими исследованиями.

Использование механически твердого, легкого, растяжимого, экологичного и дешевого композита является крайне перспективным. Несмотря на все же меньшую удельную емкость полученного композита по сравнению с литий-ионными батареями, он может найти себе применение, где невозможно использование литий-ионного аккумулятора, например в дешевых крупноформатных устройствах и гибких батареях печатной электроники.


Источник: Nano Letters




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

 

Самоорганизация в природе
Самоорганизация в природе

Интервью с участниками, авторами задач и организаторами XIII Олимпиады
Предлагаем ознакомиться с подборкой видеороликов - миниинтервью, взятых в течение очного тура XIII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" (25 - 30 марта 2019 года).

Неделя Олега Лосева
Портал RSCI.RU и инициаторы проведения "Недель Олега Лосева" приглашают все вузы и факультеты физико-технологического и радиоэлектронного профиля к участию в первой Неделе Олега Лосева в Рунете, посвященной Олегу Владимировичу Лосеву - признанному пионеру полупроводниковой электроники и оптоэлектроники.

Магистратура Московского университета по химической технологии
Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет о приеме в магистратуру "Химическая технология" для подготовки специалистов в области полимерных композиционных материалов, углеродных материалов, защитных покрытий.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.