Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. а) Схематическое изображение батареи b) Схематическое изображение основных "проблемных" мест в структуре трехмерных каркасных наноразмерных структур. с) Схематическое изображение основных стадий процесса получения композитного катода
Рисунок 2. СЭМ-микрофотографии композитного катода. а) никелиевый каркас после электрохимической полировки (диаметр шариков шаблона 1,8 мкм). b) поперечное сечение композитного катода состава NiOOH/никелевый каркас. с) поперечное сечение того же материала после эксплуатации. d) никелиевый каркас после электрохимической полировки (диаметр шариков шаблона 466 нм). e) катода состава MnO2/никелевый каркас. f) катод состава MnO2/никелевый каркас после литирования.
Рисунок 3. а) кривые разрядки при различных скоростях. b) кривые зарядки при постоянном потенциале (0,45 В относительно н.к.э.) и кривая разрядки при скорости 6С и постоянном потенциале после зарядки в течение различного времени. Кривая полной зарядки снята при скорости 1С.

Супербатарея

Ключевые слова:  батарея, ионистор

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

28 июня 2011

Как часто собираясь в дорогу мы с досадой обнаруживаем, что индикатор заряда батареи нашего электронного гаджета настоятельно рекомендует включить его в сеть для подзарядки. В свою очередь, для полной зарядки необходимо никак не меньше получаса времени, которого может и не быть. Поэтому создание устройств, сочетающих в себе высокую емкость батареи и высокую скорость зарядки/разрядки ионисторов, представляется весьма актуальной задачей. Для увеличения скоростей зарядки/разрядки необходимо решить три взаимосвязанные задачи: улучшить подвижность ионов в электролите и электроде, ускорить электрохимические реакции на электроде и понизить электрическое сопротивление на электродах и подводящих контактах.

Набравшись смелости, коллектив американских ученых из университета Иллинойса попытался решить эту непростую задачу, предложив концепецию "взаимно непрервыного" материала катода, в котором электролитически активный материал покрывает поры каркаса, обладающего высокой подвижностью электронов, а поры заполняет электролит, обладающий высокой подвижностью ионов.

В качестве исходного шаблона авторы статьи использовали шарики полистерена (радиусом 466 нм для литий-ионной батареи и 1,8 мкм для никель-металл-гидридной батареи), упакованные по мотиву структуры опала, на который методом электроосаждения был нанесен слой никеля. Меньший радиус шариков для литий-ионной батареи обусловлен более низкой подвижностью электронов и ионов в электролитически активной фазе, и следовательно, необходимостью получения более тонкого слоя электролитически-активного материала. После удаления полистеренового шаблона был получен никелевый каркас со структурой инверсного опала, отличительной чертой которой является очень тонкая прослойка металла между сферическими пустотами. Затем полученный каркас был подвергнут электрохимической полировке (для еще большего увеличения пористости и равномерного нанесения электролитически активного материала), и в заключение, поры были заполнены электролитически активным материалом (NiOOH в случае никель-металл-гидридной и MnO2 в случае литий-ионной батареи, который затем был литирован) методом электроосаждения.

Для решения основной задачи - исследования скорости зарядки и разрядки - ученые собрали трехэлектродную ячейку (насыщенный каломельный - электрод сравнения, платиновый - противоэлектрод). Было установлено, что при скорости зарядки/разрядки 305С емкость падала всего лишь на 10% (по сравнению с емкостью при скорости зарядки/разрядки 1С), а при скорости 1017С падала всего на 25%. Для сравнения, в коммерческих никель-металл-гидридных аккумуляторах при скоростях зарядки/разрядки выше 35С емкость падает катастрофически (на 98-99%). Аналогичные результаты были получены и в случае катода для литий-ионных батарей.


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии
А почему скорость измеряется в каких-то С?
nC - это скорость, необходимая для полной зарядки/разрядки батареи за 1/n часов.
Интересная статья, успехов им!
Очень интересно и хорошо, что такие батареи будут. А когда? А то устёшь ждать когда батарея перезарядится.
Успехов создателям !!!

"Затем полученный каркас был подвергнут электрохимической полировке (для еще большего увеличения пористости...)"

Интересно, а как полировка увеличивает пористость? Ведь обычно полировка - это сглаживание чего-то. Так как?
Gogotsi Yury, 03 июля 2011 16:46 
Это просто равномерное электрохимическое растворение
(травление) металла.
Ух ты!
Разрешите постараться ответить на Ваш вопрос:
Скорее всего получилось так, что термин "electrochemical polishing" был переведен дословно, хотя в данном контексте в переводе на умирающий (в научно-технической составляющей по крайней мере, к сожалению ) язык - правильнее в контексте было бы " электрохимическому воздействию". А научно было бы здорово уточнить и параметры воздействия.

P.S. Кратко отвечать быстрее и эффективнее!
Не поленившись, погуглив, я обнаружил что незнакомый мне доселе термин "электрохимическая полировка" присутствует во многих монографиях, поэтомя я без зазрения совести употребил его!
А можно тогда спросить: "полистерен" тоже теперь в монографиях?
Владимир Владимирович,
как "старый электрохимик" :))) уверяю Вас, что электрохимическая полировка - тривиальный (общепринятый) термин. А вот полистерен - это да... :(
Александр Борисович,
Нельзя не согласиться с опытным электрохимиком, что термин электрохимическая полировка существует - камень преткновения: уместен ли он для конкретной ситуации, где поры усугубились травлением?

P.S. И вопрос то получается - уместен ли формально, поскольку со смыслом, к сожалению, туго
Gogotsi Yury, 03 июля 2011 16:45 

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

 

К дню Святого Патрика
К дню Святого Патрика

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.