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用机械坚固的纳米细胞石墨烯改进钠离子电池

本站发布时间:2024-04-09 10:04:23

自2004年发现以来,石墨烯一直在材料科学及其他领域掀起革命性的变革。石墨烯包括二维碳原子片,结合成一个原子层厚度的薄六边形。这赋予了它非凡的物理和化学特性

尽管石墨烯很薄,但它非常坚固、轻便、灵活和透明。它还表现出非凡的导电性和导热性、高表面积和不透气性。从高速晶体管到生物传感器,它在应用方面拥有无与伦比的多功能性

纳米细胞石墨烯(NCG)是一种特殊形式的石墨烯,通过堆叠多层石墨烯并用纳米细胞形态控制其内部结构来实现大的比表面积

NCG因其提高电子设备、能源设备和传感器性能的潜力而备受青睐。但它的发展一直受到制造过程中出现的缺陷的阻碍。在形成NCG时经常会出现裂纹,科学家们正在寻找新的加工技术,以适当的规模制造均匀、无裂纹和无缝的NCG

东北大学研究生Won Young Park说:“我们发现,在熔融铋中非晶态Mn-C前体的液态金属脱合金过程中,碳原子会迅速自组装成无裂纹的NCG。”

研究结果发表在《先进材料》杂志上

脱合金是一种利用合金成分在熔融金属浴中的不同混溶性的加工技术。这一过程选择性地腐蚀合金的某些成分,同时保留其他成分

Park和他的同事证明,通过这种方法开发的NCG在石墨化后表现出高拉伸强度和高导电性。此外,他们将这种材料放入钠离子电池(SIB)中进行测试

“我们将开发的NCG用作SIB的活性材料和集电器,在SIB中,它表现出高倍率、长寿命和优异的抗变形性。最终,我们制造无裂纹NCG的方法将有可能提高SIB的性能和灵活性,这是锂离子电池的替代技术,适用于某些应用,特别是在成本、安全和可持续性考虑至关重要的大型储能和固定电力系统中。”

More information: Wong‐Young Park et al, Mechanically Robust Self‐Organized Crack‐Free Nanocellular Graphene with Outstanding Electrochemical Properties in Sodium Ion Battery, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202311792

Journal information: Advanced Materials

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