Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1.
Рисунок 2. ПЭМ-микрофотографии LTNS (a) и CTNS (b).
Рисунок 3. РФА-анализ образца, отожженного при различных температурах.
Рисунок 4. а) Первый цикл зарядки/разрядки при различных токах разрядки. b) Циклическая вольтамперограмма при скорости съемки 1мВ/с. c) Зависимость емкости ячейки от количества циклов зарядки/разрядки при скорости разрядки 10 С и соответствующая фарадеевская эффективность. d) Зависимость емкости ячейки от количества циклов зарядки/разрядки при различных скоростях разрядки.

Переворачивая титановые листы

Ключевые слова:  литиевая батарея, оксид титана

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

02 февраля 2011

Диоксид титана - один из наиболее перспективных кандидатов для использования в качестве материала анода в литий-ионных батареях. Его выбор весьма не случаен - при интеркаляции ионов лития объем элементарной ячейки изменяется менее, чем на процент, что позволяет многократно проводить процесс зарядки/разрядки без разрушения анода. Кроме того, TiO2 инертен по отношению к большинству используемых электролитов. Тем не менее, чтобы сделать применение диоксида титана возможным, исследователю необходимо в разы увеличить удельную поверхность по сравнению с объемным материалом. Поэтому к настоящему времени предложено множество наноструктур TiO2 различной геометрии, которые более или менее успешно примерялись на роль анода в литий-ионных батареях. Поддерживая этот тренд, коллектив ученых из Сингапура предложил оригинальный (и что немаловажно "экологичный") метод синтеза нанолистов оксида титана, стабилизированных аморфным углеродом (CTNS).

На рисунке 1 вкратце изображен предложенный авторами статьи метод синтеза углеродных нанолистов, стабилизированных ионной жидкостью ([(CH3)2N+(H)-C2H4OH][CH3COO]), которые затем подвергаются карбонизации при 3500С. Крайне важно, что ключевую роль в образовании конечной структуры играют ионы лития, которые ингибируют рост кристалла TiO2 вдоль направления [010], поскольку при их отсутствии вместо слоистой образуется сплошная структура. Анализируя результаты ПЭМ (просвечивающей электронной микроскопии), авторы статьи отмечают, что толщина одного нанолиста равна 0.4 нм, что соответствуют периоду элементарной ячейки анатаза вдоль направления [010] (рис.2).

Чтобы подтвердить механизм, предложенный на рисунке 1, исследователи сравнили рентгенограммы, снятые при разных температурах (рис.3). При низких температурах отчетливо заметен интенсивный пик (2θ = 8.48°), подтверждающий образование многослойной структуры (LTNS), стабилизированной молекулами ионной жидкости. По мере роста температуры выше 2500С интенсивность пика снижается, что соответствует карбонизации ионной жидкости, пока полностью не исчезает при 3500С, что подтверждает образование неупорядоченной структуры. В то же время, с ростом температуры растет интенсивность пиков, соответствующих фазе анатаза, до тех пор, пока она не станет единственной при температуре 4000С.

Для исследования электрохимических свойств полученного материала авторы статьи собрали двухэлектродную ячейку, в которой литий выступает и как противоэлектрод, и как электрод сравнения. В отличие от ячеек, в которых используются аноды из уже известных материалов на основе анатаза, профили зарядки/разрядки демонстрируют неизменный градиент при различных токах разрядки в отличие от привычного плато. Ученые объясняют эту аномалию тем, что диффузия ионов лития протекает в основном на поверхности слоистых структур, что сродни зарядке конденсатора, поэтому плато, соответствующее внедрению ионов лития внутрь фазы анатаза (при интеркаляции/деинтеркаляции лития), не наблюдается.


Источник: Advanced Materials




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

 

Золотой знак качества
Золотой знак качества

Дистанционный лекторий ФНМ МГУ
Опубликованы приглашения на 4 интересные лекции онлайн лектория проекта дистанционного образования факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова на ближайшую неделю.

Евгений Кац: Перовскит, загадка названия и история открытия
28 мая 2020 г. в 18:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоялась онлайн лекция известного ученого, профессора Евгения Каца (Ben-Gurion University of the Negev) "Перовскит, загадка названия и история открытия", который известен не только своими выдающимися научными достижениями в области химии твердого тела, углеродных наноматериалов, перовскитной фотовольтаики, но и большим вкладом в популяризацию науки.

М.Гретцель "The stunning rise of perovskite solar cells"
28 мая 2020 г. в 19:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоялась онлайн лекция всемирно известного ученого, профессора М.Гретцеля (Федеральная политехническая школа Лозанны) "The stunning rise of perovskite solar cells".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии
Гудилин Е.А., Горбунова Ю.Г., Калмыков С.Н.
Отделение химии и наук о материалах РАН, а также химический факультет и факультет наук о материалах МГУ инициируют реализацию открытого образовательного проекта «Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии». В рамках проекта ведущие ученые, члены Российской и международных Академий, видные представители вузовской науки прочитают тематические образовательные лекции по химии, науках о материалах, современным подходам в биологии и медицине. Видеозаписи лекций будут размещены в открытом доступе и могут быть использованы ВУЗами в основной и дополнительной образовательных программах, а также для самоподготовки и мотивации студентов и аспирантов на будущие научные достижения.

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.