Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Схема производственного процесса
SEM и TEM нанотрубок гидроксида железа
(промежуточного продукта)
SEM и TEM нанотрубок оксида железа
(конечного продукта)
Сравнение емкости описанных анодов, альтернативных(полученных на основе наночастиц оксида железа) и традиционных графитовых.

Емкие и быстрые аноды аккумуляторов.

Ключевые слова:  анодный материал, литиевая батарея, нанотрубки

Опубликовал(а):  Чепиков Всеволод Николаевич

19 июля 2011

Литий-ионные аккумуляторы встречаются в современной технике на каждом шагу и весьма быстро совершенствуются, но их свойства продолжают оставаться далекими от желаемых.

Напомню принцип работы литий-ионного аккумулятора. При зарядке происходят следующие процессы: перенос ионов Li+ от катода к аноду через электролит и электрохимические реакции на электродах:

на катоде: LiCoO2 Li1-xCoO2 + xLi+ + xe

на аноде: С + xLi+ + xe → CLix

При разрядке все процессы идут в обратном направлении.

Исследователи стараются улучшить все компоненты аккумулятора, но для повышения его емкости особое внимание уделяют электродам, стараясь повысить их удельную способность к аккумуляции ионов лития, стремятся также повысить их проводимость и стабильность. На эти темы регулярно появляются заметки в Нанометре, причем как о катодах (предлагается замещение LiCoO2 на LiFePO4), так и об анодах (предлагается замена углеродного анода кремниевым, способным поглотить большее число ионов лития на единицу собственной массы).

Здесь я хочу сообщить об инновационном аноде из полых нанотрубок оксида железа, разработанном на замену традиционных графитовых. Идея использования массива нанотрубок в качестве анода уже возникала и обсуждалась Нанометром, но тогда речь шла о нанонитях оксида олова.

α-Fe2O3 состоит из гексагональной плотнейшей упаковки анионов кислорода и катионов Fe3+ в 2/3 октаэдрических пустот структуры. Еще треть октаэдрических пустот может быть заполнена при зарядке катионами лития, при этом часть железа восстановится до степени окисления +2:

α-Fe2O3 + Li+ + e → LiFe2O3

Подобный электрод обеспечивает емкость до 1000 мА*ч/г при условии полной зарядки/разрядки за 2 часа и 500-800 мА*ч/г при ускорении процессов в 2-4 раза. Это значительно превосходит емкость графитовых электродов (372 мА*ч/г) и приближается к емкости электродов на основе нанотрубок оксида олова (1900 мА*ч/г), примерно на порядок превосходя их по скорости зарядки/разрядки.

А производят описанные электроды по весьма оригинальной методике. Сначала формируют массив нанонитей меди. Затем осаждают на их поверхность FeCl2 с образованием CuCl из меди и его растворением:

Cu + FeCl3 CuCl(тв) + FeCl2

CuCl + Cl-CuCl2-(раств)

Адсорбированные на растворяющейся поверхности меди ионы Fe2+ Fe3+ быстро гидролизуются, формируя смешанный гидроксид Fe(OH)x в виде полых нанотрубок. После завершения вышеописанных процессов полученный массив нанотрубок подвергается окислительному отжигу для дегидротации и перевода всего железа в степень окисления +3.




Комментарии
А какой там будет потенциал лития на таком "аноде" и соответственно напряжение и емкость батареи??
"Потенциальный" в статьях научных - скорее антитеза реальному... (то есть также "далекое от желаемого".)
Это обидные (хотя и архиважные) подробности
Мне здорово понравился метод получения нановолокон.
Химия, конечно, интересная.
Однако на фоне огромнейшего количества работ по заполнению анодных трубок и электроспиннингу (Вам наверное очень тоже нравится или понравится ) не представляется сильно оригинальным/новым.
дегидрАтация
Все, хочу купить. Сколько стоить будут?

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

 

Упаковка шариков..
Упаковка шариков..

Опубликован механизм знаменитой реакции Зелинского. Получение бензола из ацетилена с помощью автокаталитического каскада на углеродных наночастицах
Российские исследователи показали, что карбеновые центры на зигзагообразных краях графеновых структур могут представлять собой альтернативную платформу для создания эффективных каталитических систем. В частности впервые был представлен механизм реакции Зелинского: тримеризации ацетилена с образованием такого важного продукта как бензол.

Подводятся итоги творческого конкурса «ЮниКвант»
На конкурс «ЮниКвант» для участия в профильной смене по био- и нанотехнологиям в ВДЦ «Океан» поступило более 100 заявок.

Круги на нано-полях
Тысяча SEM-микрофотографий иллюстрируют эффект упорядочивания наночастиц палладия на углеродной подложке. В журнале Scientific Data опубликована новая статья Ananikovlab.ru, в которой визуализируется и обсуждается этот уникальный эффект упорядочения.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Дышать свободно: как воздухоочистители борются с вирусами
Ростех
В перечне помощников в борьбе с вирусом COVID-2019 – также воздухоочистители. Речь идет о системах очистки воздуха, которые работают на основе фотокатализа. Их фильтры способны справиться с 99% бактерий и вирусов, в том числе могут стать действенным способом борьбы со злополучным COVID-2019.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

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.