Новости / Новые технологии / Исследование физических свойств батарей на уровне

Исследование физических свойств батарей на уровне


Источник питания, показанный американскими учеными, является самым миниатюрным на сегодняшний день. Толщина анода в тысячи раз меньше толщины человеческого волоса. Центр комплексных нано технологий Министерства энергетики Соединенных Штатов Америки сконструировал электронный микроскоп, который стал контейнером для сборки перезаряжаемого литиевого аккумулятора. Сооружение электронной «матрешки» понадобилось для того, чтобы получить возможность изучения свойств крошечного анода.

Научная работа проводилась группой под руководством Цзяньюя Хуана. Этот ученый хорошо известен в кругах специалистов по нано разработкам. Благодаря ему был описан процесс «рождения» бакиболов – углеродных нано структур, которые могут послужить хранилищем для атомов водорода или молекул лекарственных препаратов. Лаборатория «Сандия» совместно с Лос-Аламосской научной лабораторией на протяжении нескольких лет финансирует работы группы по практическому использованию нано характеристик веществ. Часто одно исследование вызывает к жизни следующее. Так и изучение свойств углеродных нано трубок, о которых наш портал писал ранее, вызвало к жизни новые разработки.

При помощи электронного микроскопа и зарядного устройства, помещенного в него, американские ученые отследили жизненный цикл литиевой нано батареи. Насколько это важно с точки зрения практики, легко понять. Полноценная ионно-литиевая батарея размером чуть более 3 мм значительно увеличивает порог мощности и плотности энергии. Новые физические характеристики позволяют говорить о создании нового поколения мобильных устройств связи и обработки информации.

Нано батарея, как положено, состоит из анода и катода. Катод имеют длину 3 мм и выполнен из оксида кобальта. Диаметр анода, выполненного из оксида олова, 100 Нм при длине 10 мкм. В качестве электролита выступает ионная жидкость. Применение микроскопа при отслеживании физических процессов, происходящих в батарее, позволило привести уровень исследований к наблюдению за состоянием атомной решетки во время процесса выработки электроэнергии.

Первым плодом исследований стало открытие, что в процессе зарядки почти вдвое увеличивается длина анода. Теоретические предпосылки предполагали колебания диаметра. Этот факт указывает на минимальный риск короткого замыкания и, следовательно, длительный срок службы батареи. Появился и новый термин – «фронтон медузы». Так названо описание процесса движения ионов лития вдоль нано провода. При этом создается область повышенной плотности, в которой участки проволоки изгибаются и приходят в колебательное движение. Процесс завершается «всасыванием» атом лития в кристаллическую решетку.

Итоговый вывод: нано проводник может выдержать давление более 10 ГПа (при непрерывном токе) в ходе процесса поглощения атомов лития. Цзяньюй Хуан назвал нано проволоку «лучшим кандидатом» на электрод. Надо помнить, что процесс деформации в современных электродах приводит к выходу из строя всей батареи. Нано электрод выдерживает деформацию без последствий для работы устройства питания. Электрический потенциал нано батареи лежит в пределах 3,5 В. Более точному подсчету помешал электронный «шум», который производила сложная система измерений – тот самый электронный микроскоп. Сила тока, по приблизительным расчетам, 1 пикоампер.

Проведя исследование на атомном уровне процесса выработки электрического сигнала, группа Цзяньюя Хуана сделала еще одно открытие. Ранее считалось, что электролит и вакуум – вещи не совместимые. Исследователям удалось добиться функционирования ионной жидкости в вакууме при низком давлении пара.

ООО «Индбоард»

Добавлено: 2010-12-14

Что можно сделать?



Похожие новости:

Поделиться с друзьями

 

 

Комментарии и отзывы пользователей отсутствуют. Вы можете первым оставить свой комментарий, если Вам есть, что сказать.

 

Ваш комментарий