В Сколтехе раскрыли сложную структуру дефектов в катодном материале для литий-ионных аккумуляторов
Ученые Сколтеха исследовали гидроксильные дефекты катодного материала литий-фосфата железа который широко используется в коммерческих литий-ионных аккумуляторах. Проведенное исследование не только помогает лучше понять химические особенности этого материала, но и позволяет усовершенствовать процесс его изготовления с целью предотвращения появления внутренних структурных дефектов, неблагоприятно сказывающихся на его характеристиках.
Результаты исследования опубликованы в журнале Inorganic Chemistry. Литий-фосфат железа LiFePO4 − безопасный, стабильный и экономичный катодный материал для литий-ионных аккумуляторов, который, несмотря на его низкую проводимость и невысокую плотность энергии, был успешно оптимизирован под практические применения. Тем не менее, ученые продолжают активно исследовать его свойства, в частности, влияние структурных дефектов на электрохимические характеристики материала.
«Хорошо известно, что у материалов LiFePO4, как правило, существует значительное количество антиструктурных точечных дефектов Li/Fe, возникающих при изменении положения атомов Li и Fe в кристаллической решетке. Однако до нас никто не высказывал предположений, что в этом материале дефекты могут активно развиваться и в области РО4.
Мы установили, что в отдельных случаях анион PO4 может замещаться четырьмя или пятью группами OH, что негативно сказывается на электрохимических характеристиках аккумуляторов с катодами из LiFePO4. Такие дефекты называют ОН-дефектами или, иначе, гидроксильными дефектами гидрогранатного типа», − поясняет первый автор статьи старший научный сотрудник Сколтеха Дмитрий Аксенов.
Сотрудники Центра энергетических технологий Сколтеха (CEST) старший научный сотрудник Дмитрий Аксенов, профессор Станислав Федотов и профессор Артем Абакумов и их коллеги исследовали гидроксильные дефекты в LiFePO4, применив комбинированный вычислительно-экспериментальный подход, сочетающий в себе расчеты методами теории функционала плотности и дифракцию нейтронов. Исследователям удалось также подтвердить полученные результаты в эксперименте на образце LiFePO4.
«Дефекты OH – феномен, хорошо известный в геологии, однако в материаловедении он не так глубоко исследован. Наличие ОН-дефектов в LiFePO4 можно было бы предвидеть и раньше, если бы удалось провести параллель с его структурными аналогами в группе минералов оливина. Поэтому главный вывод из нашей работы заключается в том, что искать новые знания следует не только в своей области, но и в других областях», − отмечает Дмитрий Аксенов.
Обнаружить ОН-дефекты не так просто, и их появление вполне возможно в коммерческих материалах LiFePO4, поэтому важно уметь контролировать влияние этих дефектов на качество материала, считает Аксенов. «На первый взгляд, самым простым практическим выводом из этого исследования должны стать попытки изменить процесс синтеза материала таким образом, чтобы полностью исключить вероятность появления гидроксильных дефектов в материалах LiFePO4.
Однако, как показывает опыт, целесообразнее все-таки постараться «приручить» дефекты, обернув в нашу пользу, нежели пытаться от них избавиться. Так что у данной работы явно ожидается продолжение», − добавляет Станислав Федотов.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Физики экспериментально подтвердили эффективность ионно-плазменного метода удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей металлоконструкций ядерных реакторов. Новая технология позволяет очищать внутриконтурное оборудование от отложений сложного химического состава без образования опасных жидких радиоактивных отходов. Благодаря этому она даст возможность повторно использовать реакторные сплавы и снизит затраты на их переработку.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно