Натрий-ионные аккумуляторы смогут заменить литий-ионные?: 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 > Натрий-ионные аккумуляторы смогут заменить литий-ионные?


13.06.2014
средняя оценка статьи - 5 (4 оценок) Подписаться на RSS

По мере роста потребностей в литий-ионных аккумуляторах производители источников питания сталкиваются с проблемой сырья для их производства. Дело в том, что литий не относится к числу широко распространенных химических элементов и месторождения соединений лития находятся лишь в небольшом количестве стран.

Оба эти обстоятельства не позволяют оценить долгосрочные перспективы рынка литий-ионных. Чуньшен Вонг (Chunsheng Wang) и Джон Камингз (John Cumings) из Университета Мэриленда предлагают модифицированную версию анода для литий-ионного аккумулятора, которая позволит заменить литий более распространенным элементом.

Натрий представляет собой распространенный в земной коре и дешевый химический элемент, свойства которого во многом похожи на свойства лития, однако до настоящего времени натрий не мог заменить литий в литий-ионных источниках питания.

Основная проблема, связанная с невозможностью замены лития на натрий в аккумуляторах заключается в соотношении размеров ионов лития и натрия. Больший по радиусу ион натрия предъявляет особые требования к анодному материалу, в котором должен осуществляться транспорт положительно заряженных ионов. Наиболее популярным материалом для изготовления анодов литий-ионных аккумуляторов является графит. При изготовлении графитовых анодов литий без проблем электрохимически интеркалируется в слоистую структуру этой аллотропной модификации углерода, однако обычный графит не может также свободно разместить в себе ионы натрия, в результате чего ионы натрия в графите обладают гораздо меньшей подвижностью, что, приводит к малой производительности натриевого аналого литий-ионного источника питания и его низкой емкости.



Полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа изображение обычного графита (a) и расширенного графита (b). Масштаб шкалы 10 нм. (Рисунок из Nature Communications, 2014, 5, Article number: 4033 doi:10.1038/ncomms5033)

Решение проблемы, которое предлагают Вонг и Камингс, заключается в увеличение расстояния между отдельными слоями атомов углерода, образующих кристаллическую структуру графита. Исходным материалом для исследования был оксид графита, коммерчески доступный материал, который обычно получают за счет обработки графита корродирующим раствором, в результате такой обработки между слоями графита размещаются атомы кислорода. Атомы кислорода связываются с атомами углерода в составе каждого слоя, раздвигая эти слои и увеличивая расстояние между ними. Однако пустоты получающегося таким образом материала заполнены кислородом и не дают внедриться ионам натрия. Для того, чтобы такой материал мог применяться для изготовления натрий-ионных аккумуляторов, необходимо удалить часть атомов кислорода.

Эта задача также была решена – при пропускании через нагретый окисленный графит газообразного аргона оксид графита частично разлагается с выделением молекул углекислого и угарного газа, отходящих с потоком аргона. Многочисленные эксперименты позволили подобрать оптимальные условия – температуру нагрева, скорость потока аргона и время обработки, которые позволяли удалить достаточное количество кислорода для предоставления ионам натрия вхождения в структуру материала, при этом оставив определенное количество «кислородных мостиков», препятствующих сжатию расширенного графита.

Изучение нового анодного материала как в качестве анода прототипов натрий-ионных аккумуляторов, так и с помощью просвечивающего электронного микроскопа, показало, что изготовленные из расширенного графита аноды натрий-ионных аккумуляторов отличается высокой плотностью энергии и сохраняет 73% емкости после 2000 циклов зарядка/разрядка.

Источник: Nature Communications, 2014, 5, Article number: 4033 doi:10.1038/ncomms5033

метки статьи: #аккумуляторы, #неорганическая химия, #новые материалы, #топливные элементы, #электрохимия

ОБЛАКО ТЕГОВ раздела "Химия: новости фундаментальной и прикладной науки"
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 "Натрий-ионные аккумуляторы смогут заменить литий-ионные?"
Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru

Все новости



Новости компаний

05.11.26 | Обзоры химических рынков
Европа теряет химию: почему протекционизм не спасёт отрасль 03.11.26 | Обзоры химических рынков
Латинская Америка: газовое изобилие против структурного кризиса 02.11.26 | Химический портал
Возвращение НТФ: как один завод за 295 млн рублей закрывает 73% рынка 30.10.26 | Химический портал
«Анилинпром» в Башкирии: 8,9 млрд за 60 тыс. тонн сырья для полиуретанов 29.10.26 | Синтез ОКА
«Винтерол» из Дзержинска: как «Синтез ОКА» заместил импортный ПАВ для бытовой химии 28.10.26 | Полипласт
«Хромпик» и хромовый ангидрид: как «Полипласт» вложил 136 млрд в независимость от импорта 27.10.26 | Обзоры химических рынков
Прогноз МЭР: экспорт химпрома вырастет на 5%, но импорт растёт быстрее 26.10.26 | Химический портал
Индия как новый главный покупатель: 6 млн тонн и совместные производства 23.10.26 | Химический портал
Баимский ГОК: химия флотации как ключ к рентабельности арктического проекта 22.10.26 | Август
Химия против сорняков: как «Август» строит экспортную империю в агрохимии
Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXXVI
Контактная информация