Постоянно растущие потребности в энергии и истощающиеся ресурсы ископаемого топлива требуют поиска устойчивых альтернативных источников энергии, включая как возобновляемые источники энергии, так и технологии хранения этой энергии. В настоящее время несколько существующих технологий решают эти проблемы, но в каждом случае технологические препятствия еще предстоит преодолеть.
Глобальное потепление, производство и накопление энергии - популярные темы на сегодняшний день, которые обсуждаются в обществе. Чтобы удовлетворить потребности в энергии постоянно растущего населения Земли, производство энергии должно быть удвоено до 14 ТВт к 2050 году [1]. Более того, это увеличение должно быть достигнуто без увеличения эмиссии CO2 или использования только невозобновляемых источников энергии. Поэтому разработка передовых технологий использования возобновляемых источников стала крайне важным направлением для исследования.
Актуальность данной темы связана с тем, что с увеличением населения и последующим увеличением потребления энергии потребуются эффективные системы накопления энергии. И литий-ионные аккумуляторы подходят под эту роль. Привлекательность этой технологии заключается в универсальности. Они охватывают широкий спектр применения, в которых требуются десятки ватт-часов (портативная электроника), десятки киловатт- часов (электромобили) и десятки мегаватт-часов (электроэнергетические системы). В дополнение к основным показателям качества (удельная энергия и мощность, срок службы, стоимость и безопасность), имеются такие проблемы, как низкая распространенность материалов и большие энергетические затраты на производство и утилизацию аккумуляторов. Одним из многообещающих материалов при создании анодов является оксид меди.
Однако проблема при использовании анода из оксида меди заключается в том, что циклическая прочность таких анодов невысока, также в процессе литирования/делитирования анод очень сильно изменяется в объеме, что приводит к снижению его электрохимических характерик и разрушению.
Цель работы: повышение емкости и циклической прочности литий- ионных аккумуляторов.
Задачи:
1.Провести литературный обзор
2.Отработать методику получения нановискеров оксида меди
3.Исследовать структуру полученных нановискеров
4.Провести электрохимическое циклирование
5.Проанализировать полученные данные и сделать соответствующие выводы
Объектом работы являются нановискеры оксида меди.
Предмет работы: процесс электроосаждения с неизменными
параметрами, исследование структуры с помощью сканирующей электронной микроскопии, электрохимическое циклирование.
Новизна работы: нановискеры оксида меди были испытаны в качестве анода литий-ионного аккумулятора с использованием различных связующих веществ
Работа состоит из аннотации, введения, трех глав основной части, заключения и списка используемой литературы.
Однородные одномерные наностержни CuO/Cu2O (диаметр 100-200 нм и длина ~ 2 мкм) были синтезированы путем осаждения металлической медной подложки с последующим отжигом. Подготовленные материалы в сочетании со связующим веществом КМЦ демонстрируют превосходное сохранение емкости, в то время как связующее из ПВДФ приводит к ее постоянному уменьшению. Это связано с превосходной механической стабильностью, которую обеспечивала КМЦ, и, несмотря на то, что некоторое количество Li теряется в необратимом образовании Li2O во время первого цикла, реакция полностью обратима. Постоянное уменьшение емкости при использовании ПВДФ объясняется тем, что во время делитирования происходило непрерывное образование LiCuO, что являлось необратимой реакцией. Сканирующая электронная микроскопия выявила микротрещины по всей поверхности электрода в случае использования связующего ПВДФ. Также можно отметить, что независимо от связующего вещества при непрерывном циклировании литирование превращало монокристаллические наностержни CuO и Cu2O в поликристаллические наностержни, размер зерна которых непрерывно уменьшался с циклированием.
По причине хорошего сохранения емкости литий-ионный аккумулятор с анодом на основе нановискеров оксида меди и со связующим веществом КМЦ может быть внедрен в массовое производство, однако для окончательного ответа требуются дальнейшие исследования. Аккумулятор с ПВДФ связующим в качестве коммерческого литий-ионного аккумулятора неприменим.
