{"id":11967,"date":"2010-12-17T17:50:45","date_gmt":"2010-12-17T14:50:45","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=11967"},"modified":"2010-12-17T17:51:56","modified_gmt":"2010-12-17T14:51:56","slug":"maailma-vaikseim-patarei","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=11967","title":{"rendered":"Maailma v\u00e4ikseim patarei: nanojuhtmest anoodi j\u00e4lgimine reaalajas"},"content":{"rendered":"

Sandia Riiklike Laboratooriumite(Sandia National Laboratories) teadlane Jian Yu Huang koos kolleegidega valmistasid maailma v\u00e4ikseima patarei esmaversiooni. Selle anoodiks on k\u00f5igest \u00fcks nanojuhe, mille paksus on vaid \u00fcks seitsmetuhandik inimese juuksekarva omast.<\/strong><\/p>\n

Anoodi omaduste paremaks uurimiseks, valmistati pisike korduvlaetav liitium-ioon patarei l\u00e4bivkiirguse elektronmikroskoobi<\/a> <\/strong>sisse. ,,Selle eksperimendi abil saame uurida patarei laadimist ja t\u00fchjakslaadimist reaalajas ning aatomskaalalise resolutsiooniga, nii suurendame enda arusaama patarei t\u00f6\u00f6p\u00f5him\u00f5ttest,” s\u00f5nas Huang.<\/p>\n

Et nanojuhtmetep\u00f5histel materjalidel liitium-ioon patareides on v\u00f5rreldes tavaliste elektroodidega potentsiaali patareide v\u00f5imsust ja energiatihendust suurendada, aitaks nende t\u00f6\u00f6omaduste t\u00e4psem uurimine kaasa ka h\u00fcbriid-elektriautode, s\u00fclearvutite ja mobiiltelefonide uute generatsioonide t\u00e4iustamisel, kirjutab sciencedaily.com<\/a>.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Medusa moonutus: varemavastamata n\u00e4htus, kus nanopatarei anood pikeneb ja paindub. Pilt: DOE Center for Integrated Nanotechnologies<\/p><\/div>\n

,,Meid motiveeris seda uurimust l\u00e4bi viima liitium-ioon patareide t\u00e4htsus erinevates rakendustes. Siiski ei vasta praegused patareid enda v\u00f5imsuse ja energiatiheduse juures turu n\u00f5uetele. Et nende t\u00f6\u00f6omadusi parandada, otsustasime neid l\u00e4binisti uurida. Arvasime, et parim viis seda teha on kasutada l\u00e4bivkiirguse elektronmikroskoopiat,” selgitas Huang.<\/p>\n

Patareisid uurivad teadlased kasutavad k\u00fcll nanomaterjale anoodidena, kuid teevad seda pigem hulgi kui \u00fcksikult. Huangi s\u00f5nul sarnaneb see protsess ,,metsa j\u00e4lgimisele, kuigi tahetakse m\u00f5ista \u00fcksiku puu k\u00e4itumist.”<\/p>\n

Huangi ja kolleegide valmistatud pisike patarei koosneb vedelast ioon-elektrol\u00fc\u00fcdist ja \u00fcksikust tinaoksiidist nanojuhtme anoodist, mille diameeter on 100 nanomeetrit ning pikkus 10 mikromeetrit. Seadme abil saab otseselt j\u00e4lgida laadimise ja t\u00fchjenemise ajal asetleidvate aatomstruktuuri muutusi.<\/p>\n

\u00dcllatavaks leiuks osutus fakt, et laadimise ajal tinaoksiidist nanojuhtme pikkus pea kahekordistub, varem arvati aga, et suureneb hoopiski diameeter. Selle teadmise abil saaks \u00e4ra hoida l\u00fchiste teket, mis patareide eluiga tunduvalt v\u00e4hendavad. ,,Tootjad peaksid sellist pikenemist oma patareide \u00fclesehituses arvesse v\u00f5tma,” leidis Huang.<\/p>\n

Teadlased avastasid selle muutuse j\u00e4lgides liitiumi ioone, kui need m\u00f6\u00f6da nanojuhet liikusid ning tekitasid nn. ,,Medusa frondi”- ala, kus liikuvate dislokatsioonide suur tihedus p\u00f5hjustab nanojuhtmete paindumise ja v\u00e4\u00e4nlemise. Dislokatsioonide v\u00f5rgustiku p\u00f5hjustab liitiumi sisenemine kristallstruktuuri. ,,Need teadmised t\u00f5estavad, et nanojuhtmed suudavad ilma purunemata vastu panna liitiumist p\u00f5hjustatud suurele t\u00f5mbepingele(>10 GPa). Seet\u00f5ttu on nanojuhtmed patarei elektroodideks head kandidaadid,” arvas Huang.<\/p>\n

,,Meid esialgu \u00fcllatanud vaatlus peaks patareide tootjatele \u00fctlema kuidas need dislokatsioonid tekivad, kuidas nad laadimise ajal edasi arenevad ning pakkuma viise, kuidas nende tagaj\u00e4rgi leevendada,” s\u00f5nas ta. ,,Kunagi varem ei ole patarei laadimise ajal toimuvat nii l\u00e4hedalt j\u00e4lgitud.”<\/p>\n

Liitiumi poolt tekitatud ruumala suurenemine, plastsus ning elektroodi materjali pulbriks muutumine on suure mahtuvuseda liitium-ioon patareide anoodide puhul suurimateks t\u00f6\u00f6omadusi ja eluiga v\u00e4hendavateks faktoriteks. ,,Meie uurimust\u00f6\u00f6l on seet\u00f5ttu oluline koht suure energiatihedusega patareide paremaks muutmisel ning t\u00f5rgete \u00e4rahoidmisel,” lisas ta.<\/p>\n

T\u00f6\u00f6s kasutati ligikaudu pikoampri suurust voolu ning 3,5 Voldi suurust pingeerinevust nanojuhtme otstel.<\/p>\n

Kuigi uurimus viidi l\u00e4bi tinaoksiid-nanojuhtmetega saab tulemusi laiendada ka teistele materjalis\u00fcsteemidele, seda siis kas katoodi v\u00f5i anoodi uurimustele.<\/p>\n

Allikas<\/a><\/p>\n

Teadusartikkel “In Situ Observation of the Electrochemical Lithiation of a Single SnO2<\/sub>Nanowire Electrode<\/a>“<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Sandia Riiklike Laboratooriumite(Sandia National Laboratories) teadlane Jian Yu Huang koos kolleegidega valmistasid maailma v\u00e4ikseima patarei esmaversiooni. Selle anoodiks on k\u00f5igest \u00fcks nanojuhe, mille paksus on vaid \u00fcks seitsmetuhandik inimese juuksekarva omast. Anoodi omaduste paremaks uurimiseks, valmistati pisike korduvlaetav liitium-ioon patarei l\u00e4bivkiirguse elektronmikroskoobi sisse. ,,Selle eksperimendi abil saame uurida patarei laadimist ja t\u00fchjakslaadimist reaalajas ning aatomskaalalise […]<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[31,16],"tags":[],"class_list":{"0":"post-11967","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-rakenduslik-teadus","7":"category-teadusuudis","8":"entry","9":"has-post-thumbnail"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/11967","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/32"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=11967"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/11967\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=11967"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=11967"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=11967"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}