Версия для слабовидящих
Набухание электрода в аккумуляторе увидели в микроскоп Печать Email
Новости науки
31.12.2013
Коротко напомним азы: заряжая электрический аккумулятор, с помощью разряда тока мы запускаем химическую реакцию, благодаря которой отрицательный электрод насыщается электронами; одновременно в электрод входят положительно заряженные ионы лития или, скажем, натрия; когда аккумулятор подсоединяют к какому-либо устройству, то есть когда образуется возможность для появления электрического тока, электроны покидают электрод — и положительно заряженные ионы тут уже ничто не держит: они отходят к положительно заряженному электроду.

Схема аккумулятора, через который проходит просвечивающий пучок электронов от микроскопа (слева), и постепенное, сверху вниз, набухание электрода при зарядке аккумулятора (справа) (иллюстрация авторов работы).


Через какое-то время аккумулятор начинает работать всё хуже и хуже, и обычно это объясняют тем, что циклы перезарядки плохо влияют на электроды. Но о том, что именно там происходит, учёные могли только догадываться, полагаясь на физические и химические модели процессов.

Увидеть повреждение электродов можно было с помощью просвечивающего электронного микроскопа, однако он, извините за откровенность, работает только с высушенными объектами. Поэтому подобные исследования проводились с открытыми аккумуляторами без электролита, и в выводах приходилось делать поправку на не слишком «естественное» положение аккумулятора.

К счастью, учёным из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (США) удалось, если можно так сказать, приблизить эти эксперименты к природе: они изготовили крохотный закрытый аккумулятор, в котором один кремниевый электрод со всех сторон был окружён литиевым электролитом. Аккумулятор можно было заряжать и наблюдать за его поведением в электронный микроскоп, не вскрывая его.

В итоге, как пишут авторы работы в журнале Nano Letters, они увидели набухание электрода, которое происходило в реальном времени при перемещении ионов лития внутрь и наружу электрода, происходившем при разрядке и перезарядке аккумулятора. Электрод в заряженном аккумуляторе как будто становился всё толще и толще: его буквально распирало от поступающих в него ионов.

Вот так благодаря электронному микроскопу удалось воочию отследить связь между перезарядкой аккумулятора и деформацией электрода. О том, что такая деформация может возникать из-за движений ионов электролита, конечно, догадывались, но с подобной достоверностью ещё не наблюдали.

Исследователи надеются, что созданная ими модель аккумулятора, которую можно «живьём» наблюдать в микроскоп, поможет в кратчайшие сроки найти способ защиты электродов от деформации и тем самым продлить время жизни аккумуляторов.

Подготовлено по материалам Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории. Фото на заставке принадлежит Shutterstock.

Источник - http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/himiya/10010731/

 

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