Новости отрасли

    Специалисты Балтийского федерального университета (БФУ) имени Иммануила Канта (Калининград) и Петербургского института ядерной физики НИЦ "Курчатовский институт" в Гатчине выяснили, как при нагревании меняется аморфный углерод - материал, из которого создают отрицательные электроды аккумуляторов. Полученные данные помогут разработать более эффективные и долговечные накопители энергии, сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.
    "Ученые из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) с коллегами выяснили, как измельчение и последующая тепловая обработка (отжиг) влияют на свойства аморфного углерода. Оказалось, что после измельчения и отжига при 800 градусах в материале формируются упорядоченные графеноподобные области, которые могут улучшить характеристики батарей нового поколения. Результаты исследования опубликованы в журнале Аpplied Magnetic Resonance", - отметили в пресс-службе.
    В телефонах, ноутбуках, электромобилях и другой современной технике часто используются литий-ионные аккумуляторы. Отрицательные электроды в них чаще всего делают из графита - недорогого углеродного материала с упорядоченным слоистым строением. Перспективной альтернативой ему считается неупорядоченный углерод, в структуре которого есть множество дефектов и пустот, способных увеличить емкость аккумулятора. Однако слишком сильная неупорядоченность имеет свои недостатки - материал может быстрее разрушаться при эксплуатации и хуже возвращать накопленный заряд. Поэтому ученые стремятся найти оптимальный способ обработки углерода, который обеспечит максимальную способность накапливать и отдавать заряд.
    Ученые методом ядерного магнитного резонанса сравнили спектры полученных образцов углерода и выяснили: исходный материал практически не имеет пор и состоит из хаотически расположенных фрагментов графита. После измельчения форма этих блоков сохранилась, однако материал стал более рыхлым и пористым. Из-за этого он активнее взаимодействовал с окружающей средой и частично окислился - приобрел в своей структуре группы, содержащие кислород и водород. Обнаруженные протонные сигналы позволили оценить размер появившихся пор.
    В образце, который измельчили и нагрели при 800 градусах, начали формироваться упорядоченные области, по структуре напоминающие графит. Такое частичное упорядочивание даст материалу возможность одновременно иметь высокую емкость (которая характерна для неупорядоченного углерода), а также долговечность и эффективность отдачи заряда, свойственную графитовым структурам.
    "Наше исследование показало, что, контролируя степень измельчения и температуру нагрева аморфного углерода, можно формировать его структуру и целенаправленно создавать материал с нужными свойствами. Например, таким образом можно будет улучшить проводимость и стабильность анодов, что позволит создавать аккумуляторы с большей емкостью и более длительным сроком службы. В дальнейшем мы планируем на практике детально изучить, как упорядоченные структуры в аморфном углероде влияют на перенос ионов в аккумуляторах", - рассказала руководитель лаборатории магнитно-резонансных методов исследования вещества БФУ Галина Куприянова.
    Источник: ТАСС