{"id":27438,"date":"2012-05-17T00:55:15","date_gmt":"2012-05-16T21:55:15","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=27438"},"modified":"2012-05-17T00:55:27","modified_gmt":"2012-05-16T21:55:27","slug":"uus-nanostruktuur-pikendab-patareide-eluiga","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=27438","title":{"rendered":"Uus nanostruktuur pikendab patareide eluiga"},"content":{"rendered":"

Juba rohkem kui k\u00fcmme aastat on teadlased proovinud liitium-ioon patareide omadusi parandada, proovides \u00fchte grafiidist klemmi asendada r\u00e4nist klemmiga, mis suudab salvestada 10 korda rohkem laengut. P\u00e4rast k\u00f5igest paari laadumis- ja t\u00fchjenemists\u00fcklit r\u00e4nistruktuur aga laguneb, muutes patarei kasutuks.<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a>

Uus kaheseinaline r\u00e4ni-nanotoru anood valmib kavalas neljaastmelises protsessis: Esmalt valmistatakse pol\u00fcmeerist nanokiud (rohelised), mis seej\u00e4rel \u00fcles soojendatakse (nii \u00f5huga kui ka ilma), kuni neist j\u00e4\u00e4b alles vaid s\u00fcsinik (must). R\u00e4ni (helesinine) kantakse s\u00fcsinikukiudude pinnale. Viimaks eemaldab \u00f5hus soojendamine s\u00fcsiniku ning tekitab toru ja ka kinnituva oksiidkihi (punane). Pilt: Hui Wu, Stanford, ja Yi Cui<\/p><\/div>\n

N\u00fc\u00fcd \u00f5nnestus aga Stanfordi \u00dclikooli ja SLAC’i materjaliteadlase Yi Cui juhitud uurimusr\u00fchmal sellele lahendus leida: kavalalt valmistatud kaheseinaline nanostruktuur, mis kestab rohkem kui 6000 ts\u00fcklit – palju rohkem, kui elektris\u00f5idukite v\u00f5i kaasaskantava elektroonika jaoks \u00fcldse tarviski on, kirjutab Physorg.com<\/a>.<\/p>\n

,,See on v\u00e4ga huvitav samm edasi meie eesm\u00e4rgi suunas, milleks on valmistada v\u00e4iksemaid, kergemaid ning kauakestvamaid patareisid,” lausus Cui.<\/p>\n

Liitium-ioon patareisid kasutatakse igasuguste seadmete elektriga varustamiseks, nende seas nii elektris\u00f5idukid kui ka kaasaskantav elektroonika, sest need suudavad salvestada suhteliselt v\u00e4ikese ja kerge seadme kohta v\u00f5rdlemisi suures koguses energiat. Patarei t\u00f6\u00f6tab, kontrollides liitiumi ioonide voolu l\u00e4bi elektrol\u00fc\u00fcdist vedeliku patarei kahe klemmi vahel, mida nimetatakse anoodiks ja katoodiks.<\/p>\n

R\u00e4ni kasutamise perspektiivikus ja ka h\u00e4da tuleneb viisist, kuidas liitiumi ioonid anoodiga laadumists\u00fckli jooksul \u00fchenduvad. Kuni neli liitiumi aatomit seonduvad r\u00e4ni anoodi iga aatomiga, v\u00f5rreldes vaid \u00fchega iga kuue s\u00fcsiniku aatomi kohta praeguses grafiitanoodis, v\u00f5imaldades nii palju rohkem laengut salvestada.<\/p>\n

See aga suurendab anoodi ruumala kuni neli korda selle algsest ruumalast. Lisaks reageerib osa elektrol\u00fc\u00fcdist r\u00e4niga, kattes selle ning takistades edasist laadumist. Kui liitium t\u00fchjendamists\u00fckli jooksul anoodilt \u00e4ra liigub, kahaneb see oma esialgse ruumalani ning kate m\u00f5raneb, paljastades elektrol\u00fc\u00fcdile puhta r\u00e4nipinna.<\/p>\n

K\u00f5igest paari ts\u00fckli jooksul h\u00e4vitab see paisumis-kahanemispinge koos elektrol\u00fc\u00fcdi r\u00fcnnakuga anoodi protsessi, mida nimetatakse dekrepitatsiooniks<\/a>.<\/p>\n

Viimase viie aasta jooksul on Cui t\u00f6\u00f6r\u00fchm r\u00e4nianoodide vastupidavust j\u00e4rjepidavalt suurendanud, valmistades neid n\u00e4iteks nanojuhtmetest v\u00f5i \u00f5\u00f5nsatest r\u00e4ni nanoosakestest. Viimane struktuur koosneb aga kaheseinalisest r\u00e4ni-nanotorust, mida katab \u00f5huke kiht r\u00e4nioksiidi – v\u00e4ga tugev keraamiline materjal.<\/p>\n

See tugev v\u00e4liskiht hoiab \u00e4ra nanotoru v\u00e4liskihi paisumise, t\u00e4nu millele see see paigal p\u00fcsib. Selle asemel paisub r\u00e4ni ohutult hoopiski oma sisemusse, mis on lisaks liiga v\u00e4ike, et elektrol\u00fc\u00fcdi molekulid sellesse siseneda saaksid. P\u00e4rast esimest laadumists\u00fcklit suudab see t\u00f6\u00f6tada rohkem kui 600o ts\u00fckli jooksul 85% mahtuvusega.<\/p>\n

Cui s\u00f5nul on tulevaste uurimuste eesm\u00e4rgiks lihtsustada nende kaheseinaliste r\u00e4ni-nanotorude valmistusmeetodit. Uurimisgrupi teised liikmed t\u00f6\u00f6tavad v\u00e4lja uut k\u00f5rge efektiivsusega katoodi, et kombineerida seda uue anoodiga, valmistades nii t\u00e4nap\u00e4evastest liitium-ioon patareidest viis korda parema patarei.<\/p>\n

Allikas<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Juba rohkem kui k\u00fcmme aastat on teadlased proovinud liitium-ioon patareide omadusi parandada, proovides \u00fchte grafiidist klemmi asendada r\u00e4nist klemmiga, mis suudab salvestada 10 korda rohkem laengut. P\u00e4rast k\u00f5igest paari laadumis- ja t\u00fchjenemists\u00fcklit r\u00e4nistruktuur aga laguneb, muutes patarei kasutuks. N\u00fc\u00fcd \u00f5nnestus aga Stanfordi \u00dclikooli ja SLAC’i materjaliteadlase Yi Cui juhitud uurimusr\u00fchmal sellele lahendus leida: kavalalt valmistatud […]<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":27439,"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":[110,147,115,53],"class_list":{"0":"post-27438","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-rakenduslik-teadus","8":"category-teadusuudis","9":"tag-materjal","10":"tag-nanotehnoloogia","11":"tag-tehnovidinad","12":"tag-tulevikuenergia","13":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27438","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=27438"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27438\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/27439"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=27438"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=27438"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=27438"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}