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cyqdesign

2021-09-18 15:39

研究人員改造石墨烯增強鈉電池性能

日前，來自瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的研究人員提出用一種新型石墨烯作為更廣泛的材料來生產(chǎn)高性能的鈉電池電極。

在一篇論文中，科學(xué)家解釋稱，改造后的石墨烯不僅僅能夠儲存鈉離子，也能夠使鈉電池性能與現(xiàn)在的鋰離子電池相媲美。

研究團隊在論文中稱，與鋰不同，鈉很豐富且價廉，因為在海水中和廚房里都能見到。但即使鈉隨手可得使得鈉離子電池可能成為一種有益的和可持續(xù)的選擇從而減少對關(guān)鍵原材料的依賴，但在其容量仍存在挑戰(zhàn)。

容量問題意味著鈉離子電池?zé)o法與鋰離子電池競爭。到目前為止石墨是一個瓶頸因素，這種礦物由石墨烯層堆疊而成，用作鋰離子電池的陽極材料。離子嵌入到石墨中，意味著它們可以在石墨烯層中進入而用來儲能。但是，鈉離子比離子大，作用方式不同。因此，它們不能有效地儲存在石墨結(jié)構(gòu)中。

研究人員對這個問題的解決方案是在石墨烯層的一側(cè)增添分子間隔器�！爱�(dāng)石墨烯層堆疊在一起，分子在石墨烯片之間創(chuàng)造了更大的空間，提供了反應(yīng)點，能夠使容量大幅增加”。

研究人員解釋說，一般情況下，鈉離子在標(biāo)準(zhǔn)石墨中插層容量為35毫安/克（mAh/g）。這不到鋰離子在石墨插層容量的1/10。不過，采用新型石墨烯，鈉離子的容量能夠達到332mAh/g，與離子在石墨中的容量相當(dāng)。

這位科學(xué)家稱，結(jié)果還顯示出完全可逆性和高循環(huán)穩(wěn)定性。

“雖然研究仍處于早期階段，但是該結(jié)果令人振奮”，論文共同作者表示�！斑@表明研制適合鈉離子的有序排列的石墨烯層是可行的”。

新型石墨烯在反側(cè)具有非對稱化學(xué)功能，因此通常被稱為詹努斯石墨烯（Janus graphene），新開端之神——古羅馬雙面神雅努斯的名字命名。

因此，研究人員認為雅努斯石墨烯與羅馬神話非常相似，因為它可能為高容量鈉離子電池打開新的大門。

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