Какой объем выбросов СО2 в однокаратном синтетическом бриллианте Pandora? Ответ - 12,58 кг

Ювелирный ритейлер Pandora провел исследование углеродного следа своих синтетических бриллиантов от этапа производства до реализации потребителям, которое показало, что один карат ограненных камней несет в себе углеродный след в размере 12,58 кг эквивалента...

11 мая 2026

Объемы алмазной торговли в Антверпене подскочили на 20% в первом квартале 2026 года благодаря структурным улучшениям

Антверпенский всемирный алмазный центр (Antwerp World Diamond Centre, AWDC) сообщил о почти 20%-ном увеличении общего объема алмазной торговли в первом квартале 2026 года, что обусловлено резким ростом объема импорта алмазов на 35,7%...

27 апреля 2026

Глава Botswana Minerals: ИИ является двигателем прогресса, в алмазном секторе по-прежнему сохраняется возможность роста, а медь в настоящее время - это путь к повышению стоимости компании

Botswana Minerals позиционирует себя в качестве компании, занимающейся геологоразведкой минералов на основе полученных данных, и ставит медь в центр своей стратегии роста, сохраняя при этом алмазные активы для обеспечения будущего развития. Об этом в...

13 апреля 2026

Эмануэль Виейра Лопес: Новый цифровой Кадастр горнодобывающей промышленности Анголы позволит сократить сроки выдачи разрешений на треть

Новый цифровой Кадастр горнодобывающей промышленности Анголы после полного его внедрения позволит сократить сроки выдачи разрешений на добычу полезных ископаемых в среднем на треть, заявил Эмануэль Виейра Лопес, советник государственного секретаря по...

06 апреля 2026

Пол Зимниски предупредил о «перепутье» для алмазной отрасли на фоне изменения рынка из-за геополитики, предстоящей продажи De Beers и синтетических алмазов

Аналитик алмазной отрасли Пол Зимниски предупреждает, что такие центры алмазной торговли, как Дубай, наиболее остро ощутят на себе последствия эскалации геополитической напряженности на Ближнем Востоке из-за отмены рейсов и опасений покупателей по поводу...

31 марта 2026

Ученые исследовали литий-ионные аккумуляторы

03 января 2023

(mining.com) — Ученые из Чикагского университета использовали комбинацию мощной электронной микроскопии и вычислительного моделирования, чтобы понять на атомном уровне, что происходит, когда литий-ионные батареи портятся. Их исследования указывают на один из подходов к разработке литий-ионных аккумуляторов с более длительным сроком службы — стоит сосредоточить внимание на часто игнорируемом структурном компоненте, домене углеродного связующего (carbon binder domain, CBD).

«Для решения многих мировых проблем хранения и преобразования энергии в ближайшие десятилетия, нам необходимо продолжать вводить новшества и улучшать аккумуляторы, — заявила журналистам Ю. Ширли Мэн (Y. Shirley Meng), руководившая исследованием. - Эта работа — еще один шаг к более эффективной и устойчивой аккумуляторной технологии».

По словам Мэн, повсеместная коммерциализация литий-ионных аккумуляторов в конце 20-го века сыграла роль в появлении легкой перезаряжаемой электроники. Литий является самым легким металлом и имеет высокое отношение плотности энергии к массе. Когда литий-ионный аккумулятор заряжается, ионы лития перемещаются от положительно заряженного катода к отрицательно заряженному аноду. Чтобы высвободить энергию, эти ионы возвращаются от анода к катоду.

Во время циклов зарядки активные материалы катода и анода расширяются и сжимаются, накапливая «трещины частиц» и другие физические повреждения. Со временем это приводит к тому, что литий-ионные батареи работают хуже.

Тонкие и толстые электроды

Исследователи ранее описали «трещины» и деградацию частиц, которые происходят в маленьких тонких электродах для литий-ионных аккумуляторов. Однако в настоящее время разрабатываются толстые и энергоемкие электроды для аккумуляторов большего размера, например, для электромобилей, грузовиков и самолетов.

«Кинетика толстого электрода сильно отличается от кинетики тонкого электрода, — сказал ученый Минхао Чжан (Minghao Zhang), соавтор статьи, в которой представлены новые результаты. - Портятся на самом деле намного хуже аккумуляторы с толстыми электродами, вырабатывающие больше энергии, из-за сопротивления в электрическом поле».

Чжан отметил, что количественное исследование толстых электродов также сложнее. Инструменты, которые ранее использовались для изучения тонких электродов, не могут улавливать структуры более крупных и плотных материалов.

В новой работе Мэн, Чжан и сотрудников из компании Thermo Fisher Scientific обратились к сканирующей электронной микроскопии с фокусированным ионным пучком плазмы (Plasma Focused Ion Beam-Scanning Electron Microscopy, PFIB-SEM), чтобы визуализировать изменения, происходящие внутри толстого катода литий-ионной батареи. PFIB-SEM использует сфокусированные лучи, заряженные ионы и электроны, для создания изображения трехмерной структуры материала со сверхвысоким разрешением.

Исследователи использовали метод визуализации для сбора данных о совершенно новом катоде, а также о катоде, который заряжался и разряжался 15 раз. Используя данные экспериментов с электронной микроскопией, команда ученых построила вычислительные модели, иллюстрирующие процесс деградации аккумуляторов.

Эта комбинация экспериментальных данных с наноразмерным разрешением и моделирования позволила ученым определить, как портится катод.

Исследователи обнаружили, что различия между областями батареи способствовали многим структурным изменениям. Электролитная коррозия чаще происходила с тонким слоем на поверхности катода. Таким образом, в этом верхнем слое образовался более толстый резистивный слой, из-за чего нижний слой расширялся и сжимался больше, чем другие части катода, что приводило к более быстрой деградации.

Модель также указала на важность CBD — пористая сетка из фторполимера и атомов углерода, которая удерживает вместе активные материалы электрода, вносит свой вклад и помогает проводить ток через батарею. В предыдущих исследованиях не описывается, как CBD портится во время использования батареи, но новая работа показывает, что ослабление контактов между CBD и активными материалами катода напрямую связано со снижением производительности литий-ионных батарей с течением времени.

«Это изменение было даже более очевидным, чем деградация активного материала, на котором многие исследователи сосредоточились в прошлом», — сказал Чжан.

Батареи будущего

С помощью своей модели катода группа Мэн изучила, как изменения в конструкции электрода могут повлиять на его деградацию. Они показали, что изменение структуры CBD может помочь предотвратить ухудшение контактов между CBD и активными материалами, что продлит срок службы батарей — гипотеза, которую инженеры теперь могут подтвердить физическими экспериментами.

Теперь группа использует тот же подход для изучения еще более толстых катодов, а также проводит дополнительное моделирование того, как замедлить деградацию электродов.