新的碳網(wǎng)絡(luò)材料可讓電池技術(shù)突破性進(jìn)步
日前,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(dòng)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?yàn)殇囯x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(gè)碳原子與三個(gè)相鄰的碳原子相連時(shí),會(huì)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(gè)團(tuán)隊(duì)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(shí)上,在只有21個(gè)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(gè)半導(dǎo)體。 馬堡大學(xué)的Qitang Fan是這項(xiàng)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?yàn)樗梢栽跐撛诘臄?shù)千次循環(huán)中繼續(xù)這樣做。這使其成為一個(gè)高效的電池,同時(shí)也是一個(gè)可以持續(xù)很長時(shí)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(dòng)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(gè)挑戰(zhàn)。目前的組裝方法依賴于一個(gè)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。現(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。" 關(guān)鍵詞: 石墨烯
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