Наносэндвич из молибдена и серы улучшает свойства батарей

Гурприт Сингх (Gurpreet Singh) и возглавляемая им научная группа Канзасского университета в исследовании способов усовершенствования перезаряжаемых литий-ионных батарей сконцентрировались на улучшении стабильности к циклическому насыщению литием двумерного материала дисульфида молибдена.

Синг описывает его как сэндвич из атома молибдена, размещенного между двумя атомами серы. Он показал, что листы MoS₂ превосходят тот же, но объемный материал по способности накапливать литий (и заряд) более, чем вдвое. Однако, в поведенных командой экспериментах эта способность сходила на нет уже после пяти циклов перезарядки.

В последних результатах исследований, опубликованных в Scientific Reports, этот коллектив показал, что покрытие пластин MoS₂ несколькими слоями керамического карбонитрида кремния (SiCN), увеличивает стабильность дисульфида молибдена как электродного материала, замедляя процесс снижения емкости.

Ученые объясняют эффект деградации свойств электрода утечкой серы в электролит. Защитное покрытие из стекловидной керамики, получаемое нагревом кремнийсодержащих полимеров, оказывает высокое химическое сопротивление жидкому органическому электролиту и препятствует вымыванию серы из материала электрода.

Полученные результаты оказались неожиданными, поскольку карбонитрид кремния является изолятором и сам не поглощает ионы лития. Углубленный анализ показал, что нанослои этого материала становятся электропроводными благодаря формированию в них сквозных перколяционных структур из атомов углерода — так называемый «свободный углерод», присутствующий в керамической фазе SiCN.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI