Версия для слабовидящих
Предложен путь улучшения Li-Ion мембран для батарей Печать Email
Новости об инновациях
26.01.2015

Схематическое изображение процесса создания тонких пленок наноструктурированного блок-полимера. Схематическое изображение процесса создания тонких пленок наноструктурированного блок-полимера.

При помощи метода, известного как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия с распылением положительно заряженных ионов C60, группа исследователей из США пыталась определить, как ионы лития распределены в тонких пленках наноструктурированного блок-полимера. Это материалы с ионной проводимостью, которые обычно используют в таких сферах, как аккумуляторные батареи, топливные ячейки и шаблоны для нанолитографии. Опубликованная исследователями работа показывает, как в перспективе можно улучшить ионные структуры.

Блок-сополимеры состоят из отдельных нитей полимеров, соединенных друг с другом посредством ковалентных связей. Эти волокна иногда образуют фазы, оптимальные для формирования наноразмерных структур, которые самостоятельно собираются в сложные рисунки.

Недавно исследователи из University of Delaware (США) и Massachusetts Institute of Technology (MIT, США) проводили эксперименты с блок-сополимерами, содержащими ион-сольватирующий блок (например, полиэтиленоксид или ПЭО) и непроводящий блок (например, полистирол).

В совокупности эти материалы могут формировать идеальные мембраны аккумуляторных батарей, поскольку они менее легковоспламеняющиеся, чем традиционные жидкие или гелеобразные электролитные системы.

Напоминающий жидкость полиэтиленоксид (который, как правило, формирует соединение с солью металла, например, литиевой), обеспечивает пути для ионной проводимости, а блок полистирола механически и термически стабилен. Поскольку эти два полимера сохраняют многие свои «персональные» свойства, даже когда связаны вместе внутри блок-полимера, подобные материалы позволяют проектировать батареи с требуемой ионной проводимостью и механическими свойствами.

Предыдущие работы, направленные на изучение взаимосвязи внутри наноразмерой структуры полиэтиленоксида и полистирола, легированных солью лития, а также на исследование ионной проводимости этих материалов, показало, что проводимость может либо увеличиваться, либо уменьшаться, если молекулярный вес блока полиэтиленоксида увеличивается.

В попытке уточнить эту неоднозначность, исследователи использовали фотоэлектронную рентгеновскую спектроскопию с распылением положительно заряженных ионов C60, чтобы понять, как ионы распределены в тонких пленках сополимера, содержащего полистирол и полиэтиленоксид.

Методика фотоэлектронной рентгеновской спектроскопии позволяет измерить элементный состав поверхности. Она также позволяет определять химические и электронные состояния атомов в образце. Спектры в рамках этой методики получают путем облучения материала пучком рентгеновских лучей, измеряя кинетическую энергию и число электронов, которые отражаются от поверхностного слоя материала (от 0 до 10 нм глубины).

Ионы C60 в рамках упомянутой работы использовались для модификации данной методики – проникновения через полимерную пленку, чтобы исследовать элементный состав, в зависимости от глубины. Как считают сами ученые, эти частицы сыграли важную роль в успехе исследования, поскольку они были в состоянии смягчить ущерб от распыления ионов (наносимый, как правило, при «травлении» полимерных материалов в рамках аналогичных экспериментов при помощи ионов Ar+).

Благодаря «глубинному» изучению структуры с помощью ионов C60, выяснилось, что ионы лития распределяются внутри практически равномерно.

Этот результат имеет решающее значение для понимания того, как соли влияют на ионную проводимость наноструктурированных систем. В перспективе он поможет в разработке усовершенствованных ионных систем для таких приложений, как аккумуляторные батареи или топливные ячейки.

К слову,

упомянутая методика глубинного изучения при помощи ионов C60 может быть также использована для анализа наноструктуры различных мягких материалов. Подробные результаты работы, а также описание предложенной методики опубликованы в журнале ACS Nano.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/predlozhen-put-uluchsheniya-li-ion-membran-dlya-batarei

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта