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

 

Макаронные изделия
Макаронные изделия

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
А.А.Семенова
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.