Углеродный 3D-каркас улучшит аноды литий-ионных батарей

29.07.2021

Поставив перед собой цель ликвидировать недостатки современных анодов литий-ионных батарей, группа инженеров Корейского морского и океанского университета и Пусанского национального университета в статья для Chemical Engineering Journal сообщила о разработанном ими анодном материале с уникальными структурными характеристиками, позволяющими преодолеть многие из существующих барьеров на пути увеличения анодной эффективности.

В своей работе корейские ученые сконцентрировались на селениде марганца (MnSe), широкодоступном соединении переходного металла, известном своей высокой электропроводностью и используемом при разработке полупроводников и суперконденсаторов. Однако MnSe испытывает резкое (почти на 160%) изменение объема во время зарядки-разрядки, что не только снижает производительность электрода, но и создает проблемы безопасности.

Исследователи разработали простой и недорогой способ компенсации этого изменения объема: они равномерно внедрили наночастицы MnSe в трехмерную пористую матрицу углеродных нанолистов (3DCNM). Этот углеродный каркас не только защитил закрепленные наночастицы MnSe от резкого объемного расширения, но и наделил их многочисленными дополнительными преимуществами, такими как большое количество активных центров и увеличенная площадь контакта с электролитом.

Наилучший из синтезированных авторами вариантов такого материала, показавший в тестах самые высокие циклическую стабильность и скорость зарядки/разрядки, продолжал демонстрировать превосходные электрохимические свойства (включая кинетику транспорта литиевых ионов и электронов) при работе в составе прототипа аккумулятора с катодом из оксида лития/марганца.

Команда воодушевлена потенциальными перспективами своего достижения: "Используя основу из проводящего наполнителя, мы разработали анод, который повышает производительность батареи, одновременно обеспечивая обратимое накопление энергии. Эта стратегия может быть применена для получения других селенидов переходных металлов с большой площадью поверхности и стабильной наноструктурой, с приложениями в системах хранения энергии, в электрокатализе и полупроводниках".

<< Назад: Беспроводные наушники LG Tone Free FP 29.07.2021

>> Вперед: DC-контакторы TE Connectivity IHVA150 и IHVA200 28.07.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Монитор Philips 24B2D5300 с двумя экранами 120 Гц 30.05.2026

Компания Philips разработала интересное устройство, которое решает эту задачу элегантно и технологично. Новый монитор 24B2D5300 оснащен сразу двумя полноценными экранами - один спереди, другой сзади. Такая конструкция особенно востребована в банках, на рецепциях, в медицинских центрах и коворкингах, где важна прозрачность взаимодействия. Обе панели монитора представляют собой IPS-матрицы с диагональю 23,8 дюйма и разрешением Full HD (1920x1080 пикселей). Каждая из них поддерживает частоту обновления 120 Гц, что пока остается редкостью для бизнес-ориентированных моделей. Высокая частота обновления обеспечивает плавное изображение даже при динамичном контенте, делая работу за монитором более комфортной и презентации - более качественными. Пользователи могут выбирать между двумя основными режимами работы: дублирование одного и того же изображения на оба экрана или использование дисплеев как полностью независимых. Благодаря этому сотрудник может видеть на своей стороне рабочую информ ...>>

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Случайная новость из Архива Трехмерный транзистор 18.12.2012 Новый тип транзистора, разработанный в Университете Пердью и Гарвардском университете, обещает в течение десятилетия решить проблему дальнейшей миниатюризации электроники. Исследователи создали транзистор из трех крошечных нанопроводов, сделанных не из кремния, как обычные транзисторы, а из индий-галлий-арсенида. Три нанопровода создают коническую фигуру, напоминающую елку, и этого "новогоднего подарка" производители электроники ждут уже давно. Новейшее поколение кремниевых чипов, появившееся в этом году, содержит транзисторы с вертикальной 3D-структурой вместо обычного плоского дизайна. Однако кремний обеспечивает ограниченную подвижность электронов и для дальнейшего прогресса необходимы материалы, которые позволят потокам электронов двигаться быстрее. Это в разы повысит быстродействие и энергоэффективность компьютеров. Индий-галлий-арсенид является одним из нескольких перспективных полупроводников, которые могли бы заменить кремний. Такие материалы называются полупроводники-III-V, поскольку они сочетают в себе элементы третьей и пятой групп периодической таблицы. Транзисторы имеют важную деталь под названием ворота, которая позволяет транзисторам включаться и выключаться, управляя электрическим током. Чем меньше ворота, тем быстрее транзистор и, соответственно, компьютер. Современные транзисторы имеют ворота длиной около 22 нанометров. Инженеры работают над созданием транзисторов с воротами длиной 14 нанометра: ожидается, что они будут готовы к 2015 году, а 10-нм - к 2018 году. К сожалению, расчеты показывают, что размеры менее 10 нм на кремниевой основе недостижим и для электроники будущего придется искать новые материалы для проводников и диэлектриков. Нанопровода в новом типе транзистора покрыты различными типами композитных изоляторов: 4-нм слоем алюмината лантана с ультратонким 0,5-нм слоем оксида алюминия. Новый сверхтонкий диэлектрик позволил ученым создать транзистор на основе индий-галлий-арсенида, который потенциально может перейти важный рубеж в 10 нм. Пока прототип нового транзистора имеет 20-нм ворота, что само по себе превосходит современные технологии. Новый транзистор работает в 2,5 раза быстрее кремниевых и питается низким напряжением - всего 0,5 В.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026