Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. (a) Общая схема “roll-to-roll” процесса. (b) УНТ бумага с LTO слева: на подложке из нержавеющей стали; посередине: в момент отслаивания; справа: в свободном состоянии. (с-d) Схема финального процесса создания батарейки. (e) Фотография готовой батарейки перед измерениями электрохимических характеристик.
Рисунок 2. SEM-микрофотографии: (a) ксероксной бумаги, (b-c) поперечного сечения батарейки, (d) поверхности УНТ бумаги.
Рисунок 3. Электрохимические характеристики батарейки: (a) Гальваностатические кривые зарядки/разрядки для системы УНТ/бумага относительно литиевого электрода. (b) Импеданс ксероксной бумаги в литий-ионной батарейке с LTO и литиевым катодом. На вставке: зависимость импеданса от количества слоёв бумаги. (c) Кривые зарядки/разрядки для половинки батареи с LTO. (d) Циклирование половинки батареи с LTO.
Рисунок 4. (a-b) Работа гибкой батареи в любых условиях. (с) Кривые зарядки/разрядки для «бислойной» батареи с Рисунка 1d. (d) Саморазряд батареи. На вставке: циклирование «бислойной» батареи. (e) Сравнение с другим тонкими и гибкими литий-ионными батареями. (f) Схема сборки стека батарей (более подробно см. Рисунок 5).
Рисунок 5. Схема стека из отдельных «бумажных» батарей.
Рисунок 6. Светящийся LED от стека «бумажных» батарей.

Бумажные литиевые ХИТы

Ключевые слова:  аккумуляторы, бумага, литий, химический источник тока

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

08 октября 2010

Дальнейшее развитие современных устройств на элементной базе наноэлектроники требует лёгких, тонких и гибких вторичныххимических источников тока, которые выдерживали бы многократные циклы зарядки/разрядки. На сегодняшний день почти во всех портативных устройствах используются литий-ионные или литий-полимерные аккумуляторы, обладающие высокой плотностью запасаемой энергии и длительным сроком службы, однако в их состав входят довольно много частей (в частности, токосъёмных полосок и соединительных контактов) из тяжёлых металлов: меди (~10 мг/см3) и алюминия (5 мг/см3).

Заменить тяжёлые металлы на более лёгкий материал из углеродных нанотрубок (~0,2 мг/см3) решилась группа учёных из стенфордского университета (США). Авторы недавно опубликованной работы предложили использовать “roll-to-roll” процесс для формирования на подложке из нержавеющей стали слоёв «бумаги» из УНТ и LTO (Li4Ti5O12) или LCO (LiCoO2), которые затем отслаивали от подложки и интегрировались с мембраной и вторым слоем УНТ бумаги (Рисунок 1). Однако самое необычное оказалось в том, что мембраной между двумя противоэлектродами может выступать обычная бумага для ксерокса! На Рисунке 2 представлены микрофотографии полученного бумажного сендвича, которые демонстрируют, что ксероксная бумага довольно плотная и предотвращает прямой контакт между противоэлектродами, не препятствуя диффузии ионов лития, а углеродные нанотрубки не проникли внутрь материала LTO или LCO. Также важно отметить, что полная толщина батарейки составляет всего ~300 мкм. Электрохимическое поведение и работа бумажной батарейки представлено на Рисунках 3 и 4. Пример создания стека из таких батарей продемонстрирован на Рисунках 5 и 6.

Как отмечают авторы работы, такие тонкие, гибкие и практически «невесомые» вторичные источники тока с лёгкостью найдут своё применение в множестве применений: от интегрированных RFID меток до умной одежды и портативных компьютеров.




Комментарии
Просто и ... сложно! Надо подрасти.
А вообще-то, аккумуляторы в телефоне часто - беда!
Пастух Евфграфович, 08 октября 2010 16:20 
Венгры трудились и с этой отравой до 2004г.:
The long term cycling of the LiCoO2 sample is presented in Fig.7 http://www.b...redoana.pdf. The capacity curve indicates that the test sample possesses a capacity of 109 mAh.g-1 at the 1 cycle, 102 mAh.g-1 at
P4-7
the 10th cycle and more than 95 mAh.g-1 at the 50th cycle. The results are not superb, however they indicate a potential for future improvement.

а хотелось бы 1000 циклов...

А что?
Кстати, химики, правда, что зола на рафинаде горит благодаря литиию, кторого полно да хоть в сабельнике болотном и алоэ древовидном?
Ну и на семь лет запасу во мне любимом и Вас дорогих кобальта, да и в кубышке желтой, черемухе обыкновенной и шиповнике собачьем... мои дорогие алхимики
предлагаю провести исследования и получить шнобелевскую премию, авось там и до нобеля недалеко будет
Пастух Евфграфович, 11 октября 2010 12:10 
(необидные шутки:)
"Литивые батарейки - на коленке (исследования):"
Вот! А вместо ихъ "рарера" использовать наши старые (советские) газеты, на 300 циклов хватит, а сверху - титану из сныти обукновенной не забыти и усё: «Муж в Тверь - жена в дверь» - к Шнобелю Адольфу за электрическими вилками
Странно немного. Целлюлоза вполне неплохо хватает щёлочь, образуя что-то типа солей. При этом структура целлюлозы изменяется. Желающие могут кинуть кусочек бумаги в щёлочь и перемешать. Из фильтровалки каша образуется за секунды, из плотной бумаги несколько медленнее.

По идее, бумага должна захватывать литий и быстро снижать ёмкость системы.
Пастух Евфграфович, 12 октября 2010 08:42 
Вот и я на это намекаю - есть тайна в этом фокусе с рарером
Помню микроотверстия элементарно формировались - пробивались плазмой электрической дуги... не обязательно в бумаге.

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

 

Monsters Inc.
Monsters Inc.

Приглашение на международную конференцию «Сканирующая зондовая микроскопия для биологических систем»
НТ-МДТ Спектрум Инструментс совместно с НИТУ «МИСиС» и компанией ICAPPIC рады пригласить Вас на международную школу-конференцию «Сканирующая зондовая микроскопия для биологических систем» 27-28 ноября 2019 года

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 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/volume10/10-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Заочный тур по комплексу предметов наноолимпиады открыт
Опубликованы задания заочного тура для школьников 7 - 11 классов по комплексу предметов "химия, физика, математика, биология" XIV Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!".

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

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.

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!



 
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.