比石墨烯性能更優(yōu)越的新材料可引發(fā)突破性的電池技術(shù)進(jìn)化
研究人員已經(jīng)預(yù)測到一種新的碳網(wǎng)絡(luò)，類似于石墨烯，但具有更復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)，可能帶來更好的電動汽車電池。石墨烯可以說是最著名的碳的奇特形式，已經(jīng)被挖掘為鋰離子電池技術(shù)的潛在新游戲規(guī)則，但是新的制造方法最終可以生產(chǎn)出更多的功率密集型電池。
石墨烯可以被看成是碳原子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中每個碳原子與三個相鄰的碳原子相連時，會產(chǎn)生微小的六邊形。然而，研究人員推測，除了這種直接的蜂窩狀結(jié)構(gòu)外，還可以生成其他結(jié)構(gòu)。
這就是來自德國馬爾堡大學(xué)和芬蘭阿爾托大學(xué)的一個團(tuán)隊所開發(fā)的新材料，他們將碳原子哄騙到新的方向。所謂的聯(lián)苯網(wǎng)絡(luò)是由六邊形、正方形和八邊形組成的，是一種比石墨烯更復(fù)雜的網(wǎng)格。研究人員說，因此，它具有明顯不同的，而且在某些方面更可取的電子特性。
例如，雖然石墨烯因其作為半導(dǎo)體的能力而受到重視，但新的碳網(wǎng)絡(luò)的行為更像一種金屬。事實上，在只有21個原子寬的情況下，聯(lián)苯網(wǎng)絡(luò)的條紋可以作為電子設(shè)備的導(dǎo)電線。他們指出，在這種規(guī)模下，石墨烯的行為仍然像一個半導(dǎo)體。
馬堡大學(xué)的Qitang Fan是這項新研究的主要作者，他表示："這種新型的碳網(wǎng)絡(luò)也可以作為鋰離子電池的一種卓越的陽極材料，與目前基于石墨烯的材料相比，具有更大的儲鋰能力。"
鋰離子電池的陽極通常由鋪在銅箔上的石墨組成。它具有高導(dǎo)電性，這不僅對在其層間可逆地放置鋰離子至關(guān)重要，而且還因為它可以在潛在的數(shù)千次循環(huán)中繼續(xù)這樣做。這使其成為一個高效的電池，同時也是一個可以持續(xù)很長時間而不退化的電池。
然而，基于這種新的碳網(wǎng)絡(luò)的更有效、更小的替代物，可以使電池儲能更加密集。這可能使電動車和其他使用鋰離子電池的設(shè)備變得更小、更輕。
然而，與石墨烯一樣，弄清楚如何大規(guī)模地制造這種新版本是下一個挑戰(zhàn)。目前的組裝方法依賴于一個超級光滑的黃金表面，含碳分子最初在上面形成連在一起的六邊形鏈子。隨后的反應(yīng)將這些鏈連接起來，形成方形和八角形，使最終的結(jié)果與石墨烯不同。
阿爾托大學(xué)的Linghao Yan解釋說："新的想法是使用經(jīng)過調(diào)整的分子前體，以產(chǎn)生聯(lián)苯而不是石墨烯?，F(xiàn)在的目標(biāo)是生產(chǎn)更大的材料片，以便能夠更好地了解其特性。"
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