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

 

Таинственная Незнакомка Наномира
Таинственная Незнакомка Наномира

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Не только производные: как рассчитать кривизну пластины. Фуллерен и антибиотик. О непостоянстве ширины запрещенной зоны в ван-дерваальсовом магнитном топологическом изоляторе. Девятая Всероссийская конференция с международным участием “Топливные элементы и энергоустановки на их основе”

Поступай без экзаменов в совместную магистратуру "ИИ в биотех системах" ИТМО, Татнефть и АГНИ
Университет ИТМО, компания Татнефть и Альметьевский государственный нефтяной институт запускают совместную программу магистратуры "Искусственный интеллект в биотехнологических системах". Программа направлена на биологов, биотехнологов и химиков, готовых оттачивать навыки программирования и применять data-driven подход для решения фронтирных научных задач и создания реальных продуктов для вывода на рынок.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Оптическая квантовая память на фотонном эхе. Ударим фуллереном по графену! Полу-ван-дер-ваальсовский композит. Монослои нитрида бора вместо антибиотиков.

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

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

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.