Создан эффективный электрод на основе сульфида германия для литий-ионных аккумуляторов
![eis725s63a3fqv2jbfo0jne0khw88bgv.jpg eis725s63a3fqv2jbfo0jne0khw88bgv.jpg](/upload/medialibrary/7ba/xt4btys2f9hy96v8auyk77zyhw51ho0w/eis725s63a3fqv2jbfo0jne0khw88bgv.jpg)
Получение композиционного электродного материала сульфид германия/восстановленный оксид графена и зависимости удельной электрохимической емкости от номера цикла при токе заряда/разряда 2 и 5 А/г. Автор: А. Михайлов.
Литий-ионные аккумуляторы занимают лидирующее положение как источники тока в портативной электронике, электротранспорте, системах возобновляемой энергии и интеллектуальных электросетях. Однако, одним из недостатков литий-ионных аккумуляторов является ограниченный срок службы. Для ряда нишевых применений существует потребность создания аккумуляторов с высокими величинами удельной мощности. В связи с этим, поиск анодных материалов с высокой электрохимической емкостью и стабильностью остается очень актуальной задачей.
Известно, что сульфид германия имеет высокое значение теоретической емкости, а продукты взаимодействия германия с литием обладают относительно высокой электропроводностью, что вызывает интерес исследователей к созданию энергоемких аккумуляторов на основе соединений германия. Однако, материал на основе сульфида германия обладает и рядом недостатков. Во-первых, значительные обратимые изменения объема при взаимодействии сульфида германия с литием в ходе работы аккумулятора приводят к растрескиванию и разрушению электрода. Во-вторых, образование полисульфидов и их выделение из материала анода приводит к потере электрохимической емкости, разрушению электрода, переносу полисульфидов в область положительного электрода и его пассивацию (так называемый «челночный перенос» или «шаттл-эффект»). В-третьих, сера и сульфид лития, образующиеся при работе аккумулятора, не проводят электрический ток, и их осаждение на электроде снижает проводимость и препятствует процессу полного повторного взаимодействия с литием. Перечисленные проблемы актуальны и при создании литий-серных аккумуляторов. Одним из способов их решения является получение композиционных наноматериалов на основе соединений германия на поверхности проводящей углеродной подложки, например восстановленного оксида графена.
Xимики из России и Израиля впервые применили относительно простой подход к получению композиционных материалов на основе сульфида германия с использованием в качестве исходного соединения хорошо растворимой формы оксида германия. Растворимость оксида германия достигает 100 грамм на 1 литр воды, что делает его удобным исходным соединением для получения других соединений германия и ранее позволило авторам разработать «зеленый» метод получения композитных электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов на основе оксида, нитрида и фосфида германия. В данной работе оксид германия растворяли в водной дисперсии оксида графена, содержащей сульфид аммония и неионогенное поверхностно-активное вещество. Использование поверхностно-активного вещества позволило значительно уменьшить размер частиц. Последующая термообработка материала в вакууме привела к восстановлению оксида графена, обеспечив хорошую электропроводность, большую площадь поверхности и механическую прочность, что важно для работы электрода. Кроме того, углеродная подложка предотвратила агрегацию активного материала с образованием зерен большого размера, в итоге, уменьшая диффузионный барьер.
«Подбор подходящих электролитов, стекловолоконной мембраны и связующего вещества при приготовлении электрода позволил уменьшить челночный перенос полисульфидов и оптимизировать рабочие характеристики анодного материала в литий-ионном аккумуляторе. При этом получены значения удельной емкости в более 1200 мАч/г при токе 2 А/г, что превышает опубликованные на данный момент величины для электродов на основе сульфида германия в 1.5-2 раза. Полученный электрод обладает превосходной стабильностью при высоких токах заряда/разряда в 2 и 5 А/г на протяжении более 1000 циклов. Кроме того, были протестированы полные электрохимические ячейки с полученным в данной работе анодным материалом на основе сульфида германия и c кобальтатом лития в качестве материала противоэлектрода, которые продемонстрировали высокие величины удельной электрохимической емкости, мощности и плотности энергии», — прокомментировал исследование старший научный сотрудник Лаборатории пероксидных соединений и материалов на их основе ИОНХ РАН кандидат химических наук Александр Медведев.
последние события
В России запустят серийное производство чипов по 65-нм техпроцессу к 2028 году
Российские власти утвердили план по развитию электроники и микроэлектроники в стране до 2030 года. Одним из целевых показателей его реализации станет создание серийного производства микросхем по техпроцессу 65 нм к 2028 году, которые будут выпускаться на входящем в ГК «Элемент» зеленоградском «Микроне».
читать далееУчёные разработали программную платформу для управления роботами
Использование адаптивного управления промышленными роботами позволит значительно повысить производительность труда, сократить затраты на переналадку оборудования и улучшить конкурентоспособность продукции.
читать далееКомпании ASML и TSMC грозятся вывести из строя оборудование для производства микросхем в случае вторжения Китая на Тайвань
По словам экспертов, компании ASML Holding NV и Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. знают, как вывести из строя самые сложные в мире станки для производства микросхем в случае вторжения Китая на Тайвань.
читать далееЗавод GS Nanotech в Калининградской области поставил первую партию изделий для производителя чипов «Микрон»
На ведущем предприятии по разработке, корпусированию и тестированию микроэлектронной продукции GS Nanotech собрана и отгружена стотысячная партия RISC-V микроконтроллеров MIK32 Амур. До конца года на заводе соберут до полумиллиона Амуров.
читать далее«Бештау» начнёт производство микропроцессоров
Компания «Бештау» планирует начать выпуск чипов в количестве 1 млн в год, а в перспективе — до 2–2,5 млн в год.
читать далееПредставлена российская системная плата «Ключевская» для двух Arm-процессоров
Российская технологическая компания «Е-Флопс» объявила о разработке системной платы под названием «Ключевская», которая позиционируется в качестве основы модульной серверной платформы для хранения и обработки данных. Выпуск новинки, на которую получен патент, планируется организовать в сентябре нынешнего года.
читать далееПроизводители электроники попросили у Минпромторга льгот и возможности отказаться от маркировки
Ассоциация российских разработчиков и производителей электроники (АРПЭ) попросила нового главу Минпромторга России Антона Алиханова о поддержке в вопросе льгот и субсидий, после отказа, полученного от предыдущего руководства ведомства.
читать далееWi-Fi расправил плечи
ГК «Аквариус» запускает производство корпоративных роутеров.
читать далее![Помощник Помощник](/local/templates/edisontheme/images/assistant.gif)