Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. На рисунке схематично изображена структура нанокабеля УНТ@TiO2 (а) и трехмерной структуры нанопроводов и углеродной сажи (б).
Рисунок 2. На ТЭМ фотографии высокого разрешения отчетливо различимы составные части нанокабеля УНТ@TiO2.
Рисунок 3. На графиках изображена зависимость напряжения от удельной емкости при плотностях тока 50 (а) и 3000 мАч/г. На графике (с) сравнивается зависимость удельной емкости от плотности тока для оксида титана и УНТ в чистом виде и в составе нанопровода, а также нанопровода УНТ@TiO2. Фон оранжевого и синего цвета соответствуют распределние удельной емоксти, приписываемой УНТ и TiO2 в составе нанопровода. На графике (d) представлена зависимость сохранения емкости от количества циклов зарядки/разрядки.

Синергизм нанотрубок и диоксида титана

Ключевые слова:  аккумуляторы, диоксид титана, нанотрубки

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

06 февраля 2010

Кажется, что тема электродов для литий-ионных батарей уже настолько досконально исследована, что разработать что-то принципиальное новое в этой области необычайно трудно. Однако, как оказывается, пытливые умы исследователей не перестают поиски материала электрода, который удовлетворяет множеству, зачастую противоречивых, требований, предъявляемых к материалам электрода для литий-ионных батарей. Одной из ключевых проблем является достаточно быстрый транспорт ионов и электронов. Лишь немногие материалы отвечают этому критерию (например, сульфид серебра), в то время, куда большее число материалов обеспечивают быстрый транспорт электронов, демонстрируя при этом недостаточную ионную проводимость (например, углеродные материалы). Казалось бы, выход может быть найден, если использовать нанопористые углеродные структуры, где ионная проводимость обеспечивается жидким электролитом, проникающим сквозь поры, однако низкая проводимость на границе электролит – твердое тело остается камнем предкновения для ученых.

Как известно, УНТ являются хорошим материалом для накопления ионов лития, способным быстро интеркалировать/деинтеркалировать ионы лития при низких напряжениях. Однако из-за реакций, протекающих между УНТ и электролитом, время работы таких электродов невелико. В свою очередь, проводились исследования, в которых в качестве материала электрода выступал TiO2, благодаря своей высокой емкости и химической стабильности. Поэтому международный коллектив исследователей предложил совместить воедино фазы TiO2 и УНТ в виде коаксиального нанокабеля (рис.1). С одной стороны, диоксид титана благоприятствует хранению ионов лития в УНТ, обеспечивая быстрый доступ ионов, с другой, УНТ, будучи хорошим электронным проводником, способствует хранению ионов лития в TiO2. Иными словами, емкость электрода, представляющего собой трехмерную структуру, построенную из коаксиальных нанокабелей (УНТ@TiO2), превосходит емкости электродов из TiO2 и УНТ в отдельности.
Для получения такого коаксиального кабеля исследователи провели контролируемый гидролиз тетрабутоксититана в присутствии УНТ, предварительно обработанного азотной кислотой для улучшения адгезии между УНТ и TiO2 (рис.2). Для того, чтобы доказать свое предположение о том, что электрохимические свойства УНТ@TiO2 превосходят свойства каждого из компонентов, авторами статьи была собрана ячейка, на которой исследовались свойства трех электродов – УНТ, TiO2 УНТ@TiO2 (рис.3). Оказалось, что для композитного электрода удельная емкость, приписываемая TiO2, достигает 212 мАч/г (в пересчете на массу TiO2), что гораздо больше емкости чистого TiO2 (66 мАч/г). В свою очередь, удельная емкость, приписываемая УНТ, также превосходит емкость чистых УНТ, обработанных азотной кислотой (406 мАч/г против 367 мАч/г при плотности тока 50 мА/г). Еще более значительная разница наблюдается при более высоких плотностях тока: при 3000 мА/г УНТ@TiO2 обладает удельной емкостью 244 мАч/г в области напряжений 0.01 и 3В, в котором УНТ без покрытия TiO2 имеет емкость 74 мАч/г, а TiO2 без УНТ вообще не накапливает ионов лития. Эти результаты говорят о том, что покрытие УНТ слоем TiO2 увеличивает его емкость в 3 раза. Еще одной отличительной чертой полученного электрода является долговечность: практически не наблюдается уменьшение удельной емкости спустя 100 циклов зарядки/разрядки при плотности тока 1000 мА/г.


Источник: Chemistry Materials




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

 

Странный оксид вольфрама
Странный оксид вольфрама

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.