Ученые открыли новый материал катода для Li-S батарей

battery-long-lifeИсследователи университета Дрексель (Drexel) в Филадельфии, штат Пенсильвания вместе с коллегами из французского университета Экс-Марсель обнаружили новый материал, перспективный для дальнейшего использования в качестве катода в литий-серных батареях нового поколения, время жизни которых гораздо больше используемых сегодня .

На факультете материаловедения и инженерии университета Дрекселя научно-исследовательской группой по изучению наноматериалов во главе с выдающимся профессором и доверительным заведующим кафедрой Юрием Гогоци и его коллегами из университета Экс-Марсель, был впервые создан 2D C/S-наноламинат путем селективного отделения титана (Ti) от Ti2SC MAX-фазы, одной из представителей семейства слоистой керамики, которые пару десятилетий назад получил выдающийся профессор университета Дрекселя Мишель Барсум. Исследователи обнаружили, что в C/S-наноламинатах связи между С и S ковалентные и распределение серы между атомарно-тонкими слоями чрезвычайно равномерное, что говорит о потенциальной возможности использования их в качестве материала электрода для литий-серных батарей (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201500110/abstract).

Литий-серные батареи стали одной из самых горячих тем в области устройств накопления энергии из-за высокой плотности энергии, которая примерно в четыре раза выше, чем у литий-ионных батарей. Одна из главных задач для внедрения в практику Li-S аккумуляторов — найти материал катода, стабильный на протяжении долгосрочного периода. В настоящее время, легированные серой углеродные наноматериалы зарекомендовали себя как наиболее перспективные для изготовления катодов для литий-серных батарей благодаря двум ключевым факторам с точки зрения эффективности: равномерному распределению серы в углеродной матрице и сильному взаимодействию между углеродом и серой.

MAX-фазы представляют собой класс трехмерных (3D) слоистых тройных карбидов и нитридов, которые являются отличными прекурсорами для синтеза 2D-материалов путем селективного разделения на карбид или нитрид слои, чередующихся с атомарно тонкими слоями металла. Новый класс 2D-наноматериалов (MX-ены), обнаруженный в 2011 году профессорами Гогоци, Барсумом и их аспирантом Майклом Нагибом, был получен путем селективного удаления элементов ‘A’ из MAX-фазы. MX-ены оказались перспективными для применения в области аккумулирования энергии, в электронных устройствах и композитных материалах. Позже были проведены работы по удалению ‘M’ и ‘A’ из MAX-фазы, селективному удалению Ti (‘М’) из Ti2SC (MAX), оставляя CS (AX-наноламинаты), методом электрохимического травления. Более того, ученые также обнаружили, что можно отделять Ti от других MAX-фаз, таких как Ti3AlC2, Ti3SnC2 и Ti2GeC, свойства которых еще предстоит изучить.

Учитывая, что известно о существовании свыше 70 MAX-фаз, без учета твердых растворов, которые увеличат это число в 2-3 раза, не трудно предположить, что AX-структуры представляют собой новое семейство наноструктурированных материалов, многие из которых, вероятно, будут двумерными. Ученые предполагают, что слоистые структуры будут обладать множеством полезных свойств и найдут применение не только в качестве элементов аккумуляторов.


Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter