鋰離子電池通常包含石墨碳作為負極材料
時間:2020-06-19 10:27來源:攜手健康網 作者:綜合報道
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鋰離子電池通常包含石墨碳作為負極材料。科學家已經研究了碳納米網石墨二炔作為一種新穎的二維碳網絡，因為它適用于電池應用。Graphdiyne與石墨烯一樣平坦且薄，石墨烯是石墨的單原子層薄形式，但它具有較高的孔隙率和可調節(jié)的電子性能。在《Angewandte Chemie》雜志上，研究人員描述了從量身定制的前體分子進行簡單的自下而上合成的過程。
碳材料是最常見的陽極材料在鋰離子電池。它們的分層結構允許鋰離子在電池循環(huán)過程中進出層之間的空間，并具有高導電性的二維六邊形晶格，并且它們形成了穩(wěn)定的多孔網絡，可有效滲透電解質。然而，結構和電化學性質的微調是困難的，因為這些碳材料主要由自上而下的合成中的聚合碳物質制備。
Graphdiyne是由兩個乙炔單元(名稱為“ diyne”)橋接的六角形碳環(huán)組成的混合二維網絡。已經建議將Graphdiyne作為用于分離同位素或氦氣的納米纖維膜。但是，其獨特的電子性能和網狀結構也使石墨二炔適用于電化學應用。來自中國科學院北京的黃長水及其同事研究了量身定制的電子調節(jié)石墨二炔衍生物的鋰儲存能力和電化學性能。
科學家通過自下而上的策略通過在銅箔上添加前體分子來合成石墨二炔衍生物，該前體分子自組織形成有序的分層納米結構。作者使用含有具有有趣電子特性的官能團的單體，制備了具有獨特電化學和形態(tài)學特性的功能石墨二炔。
這組作者報道說，在這些官能團中，發(fā)揮吸電子作用的官能團減少了石墨二炔的帶隙并提高了其電導率。正如作者所報道的那樣，氰基基團特別有效，當用作陽極材料時，氰基改性的石墨二炔顯示出優(yōu)異的鋰存儲能力，并且在數千個循環(huán)中穩(wěn)定。
相比之下，當石墨二炔被龐大的官能團(甲基)修飾后，該官能團將電子提供給石墨二炔網絡時，作者觀察到較大的層間距，這使材料結構不穩(wěn)定，因此陽極僅能承受幾次充放電循環(huán)。作者還將兩種改性的石墨二炔材料與“空”版本進行了比較，其中只有氫占據了網絡中官能團的位置。
作者得出結論，可以通過自下而上的策略來制備修飾的石墨二炔，該策略也最適合構建用于電池，電容器和其他電催化裝置的功能二維碳材料結構。
(責任編輯：子蕊)
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