| 0 |
|
В стандартных литий-ионных батареях применяются жидкие электролиты, к которым у инженеров имеется ряд серьёзных претензий. Ионные жидкости занимают много места в батарее, быстро деградируют в ходе эксплуатации, создают риск утечки, возгорания и взрыва.Твёрдые электролиты более стабильны, но ионы в них имеют невысокую подвижность, что отражается на эффективности работы батарей.
В журнале Nature Communications, профессор химии Иллинойского университета Прашант Джайн (Prashant Jain) и двое его аспирантов рассказали о созданном ими перспективном твёрдом электролите — наноструктурированном селениде меди.
При высоких температурах селенид меди становится супер-ионным — носители заряда движутся в нём так же легко, как в жидкости. Авторы впервые получили экспериментальные доказательства того, что свойство супер-ионности проявляется и при комнатных температурах — в мельчайших нанокластерах селенида меди.
На своё открытие авторы натолкнулись случайно, заметив, что кластеры диаметром порядка 2 нм под электронным микроскопом выглядят иначе, чем более крупные наночастицы селенида меди.
«Это было первым намеком на то, что они имеют разную структуру, — вспоминает Джайн. — Продолжив исследование мы выяснили, что эти мельчайшие кластеры представляют собой полужидкость при комнатной температуре».
Под действием внутренних напряжений в кластере более крупные ионы селена образуют кристаллическую решетку, сквозь которую мелкие ионы меди проходят как жидкость. Такие нанокластеры содержат около сотни атомов и могут рассматриваться как переходное звено между наночастицами и молекулами.
Авторы показали, что наночастицы этого размера каким-то пока непонятным образом стабилизируются: все нанокластеры имеют в точности одинаковую структуру. Таким образом автоматически решается одна из сложнейших задач сегодняшних нанотехнологий: синтез множества наночастиц одинаковых габаритов и формы.
В дальнейшем планируется опробовать нанокластеры в составе батареи, сопоставив её по рабочим характеристикам с устройствами, использующими другие твёрдые и жидкие электролиты.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
