Конфеты дают идею дизайну аккумуляторов: Новости химии @ChemPort.Ru
новости науки
новости бизнеса
работа для химиков
химические выставки
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
о нас
контакты

Энциклопедия автохимии


поиск

Новости химической науки > Конфеты дают идею дизайну аккумуляторов


15.12.2015
средняя оценка статьи - 5 (4 оценок) Подписаться на RSS

Вероятно, после очередного лабораторного чаепития с конфетами-трюфелями, содержащими твердую сердцевину, покрытую шоколадом, поверх которого насыпаны размолотые кусочки арахиса, исследователи из США решили использовать «конфетный» дизайн для получения многослойного катода литий-серного аккумулятора, в котором сероуглеродный центр инкапсулирован в многослойную полимерную оболочку, поверх которой находятся фрагменты углерода.



Конфета-трюфель воодушевила исследователей на создание наночастиц, содержащих ядро из серы, инфузированной углеродом, и ион-селективную оболочку из полимера. (Рисунок из Energy Environ. Sci., 2016, DOI: 10.1039/c5ee02367j)

Как отмечает руководитель исследования Джон Малдун (John Muldoon) из Североамериканского Исследовательского Центра компании Тойота, самой сложной частью работы была разработка методики введения углерода в ядро наночастицы, состоящее из серы. Введение электропроводного углерода увеличивает проводимость системы, однако большое количество углерода понижает содержание серы, которая является емким катодным материалом, хотя и имеет свои недостатки.

Во время рабочего цикла аккумулятора сера восстанавливается до полисульфидов, которые растворяются в электролите и мигрируют, удаляясь от катода. Потеря активной серы влияет на срок службы источника питания и его производительность. Новый «конфетный» дизайн объединяет серу с полыми углеродными структурами, в которых и происходит конгрегация полисульфидов. Для стабилизации фрагмента, содержащего серу и углерод, исследователи использовали тонкий слой электропроводного полимера, обеспечивающего форму ядра и позволяющего электролиту достигать серосодержащее ядро. Несмотря на все достоинства, тонкий слой полимера сам по себе не в состоянии улавливать полисульфиды катодного материала. Для упрочнения полимерной основы и для того, чтобы не допустить утечки полисульфидов, исследователи добавили еще одну гибкую электропроводную внешнюю мембрану, представляющую собой многослойный полимер.

Внешняя многослойная мембрана отличается ионной селективностью – однозарядные анионы, стабилизирующие ионы лития, легко проходят через мембрану, в то время как объемные дисульфид-ионы не проникают через нее – особенности сшивки полимерных нитей мембраны создают в ней настоящий лабиринт из пустот, непроходимый для ионов большого размера. Наносферы из углерода, расположенные на внешней мембране, еще в большей степени увеличивают электропроводность катода.

В конечном итоге разработанная конструкция отличается высокой производительностью, значительной стабильностью, катодный материал, на 65% состоящий из серы, обеспечивает практически количественную кулоновскую эффективность в течение 500 циклов зарядки/разрядки. Даже после прекращения циклической работы источника питания на несколько дней исследователи не наблюдали понижения емкости аккумулятора при возобновлении его циклической работы.

Источник: Energy Environ. Sci., 2016, DOI: 10.1039/c5ee02367j

метки статьи: #аккумуляторы, #нанотехнологии, #химия поверхности, #электрохимия

оценить статью: 12345
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru
Комментарии к статье:
Ваше имя
Ваш e-mail, чтобы следить за обсуждением
   
Комментарий

Символ пятого P-элемента в табл. Менделеева
(латиницей, одной заглавной буквой):
   
 


Вы читаете текст статьи "Конфеты дают идею дизайну аккумуляторов"
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru

Все новости



Новости компаний

01.10.26 | Химический портал
Полиамиды в свободном падении: почему инженерные пластики выпадают из общего роста химпрома 30.09.26 | Обзоры химических рынков
Сера уходит под землю: как Россия из экспортёра стала импортёром 29.09.26 | Химический портал
Больше чем полимеры: как «Уралхимпласт» закрывает нишу литейной химии 28.09.26 | Химический портал
Хрупкий гигант: почему остановка ЗапСибНефтехима — это удар по всей экономике 27.09.26 | Химический портал
Дроны над Губахой: почему атаки на «Метафракс» — это удар по всей цепочке ВПК 26.09.26 | Химический портал
Титан-Полимер: как проект за 21 миллиард рублей сдвигается на 2027 год 25.09.26 | Обзоры химических рынков
Бензол, фенол, толуол: почему Россия может запретить экспорт ароматики и что это значит для бензина 24.09.26 | Обзоры химических рынков
Серая зона: почему Россия запретила экспорт серной кислоты и что это значит для удобрений 23.09.26 | Обзоры химических рынков
Рынок этилацетата в России: текущее состояние и перспективы до 2030 года 22.09.26 | Обзоры химических рынков
Прогноз развития рынка аминов в России до 2030 года: ставка на specialty-сегмент
Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXXVI
Контактная информация