从中国科学院生物能源与过程研究所获悉,在中国科学院院士李玉良的指导下,青岛能源所黄长水研究员带领的碳基材料与能源应用研究组首次设计合成了氟取代的石墨炔二维碳材料,应用于锂离子电池负极,显示出优异的电化学储能性能。相关成果已在线发表于《能源与环境科学》上。
随着可穿戴智能设备以及可植入医疗器械的发展,具有高能量密度、功率密度以及长循环寿命的柔性电池成为近年来研究的热点。由于特有的结构优势,二维材料成为理想的柔性电极材料。然而,目前已知的二维电极材料往往具有致密的原子排布,这使得锂离子在层间的传输遇到较大的位阻,从而导致较低的功率密度和能量密度。
该研究组在不同基底上制备石墨炔、氮掺杂石墨炔、石墨炔负载铁。研究人员更是成功将氟原子引入石墨炔结构当中,制备得到新型碳基柔性电极材料,可极大推动穿戴智能设备等所需柔性电池的发展。通过氟取代,使得石墨炔分子孔道扩大,从而具有优良的离子传输通道;同时,保留了石墨炔的基本框架和二维平面结构中的共轭体系,使其材料具有优异的导电性和载流子传输特性;尤其是碳氟键具有优良的循环储锂能力,不仅增加了材料的储锂位点,同时碳氟键与电解液具有很好的相容性,可以大大降低界面阻抗,从而提高循环稳定性。
该成果为溶液法制备大面积性能优异的柔性电极材料提供了研究思路,开创了新型储能器件电极材料研究的一个新方向。
据最新一期《自然·合成》报道,美国科罗拉多大学研究人员开展的一项研究,已成功合成出科学家们数十年来孜孜以求的一种新型碳——石墨炔。该成果填补了碳材料科学长期存在的空白,或为电子、光学和半导体材料研究开......
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燃料电池是一种重要的新能源装置,其中最新发展的金属-空气电池更是被寄予厚望。然而,金属-空气电池中阴极氧还原和正极氧析出反应动力学过程缓慢,需要大量的贵金属催化剂,大大增加了电池的成本,阻碍了金属-空......
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直接甲醇燃料电池被认为是最有前途的清洁高效能源电池之一,其中,质子交换膜是影响直接甲醇燃料电池能量效率、功率密度等的核心部件。近日,香港科技大学教授赵天寿课题组发现新型二维碳纳米材料石墨炔是较为理想的......
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日前,记者从中科院过程工程研究所获悉,该所生化工程国家重点实验室研究员王丹团队研发了一种sp杂化氮掺杂的石墨炔,其在催化燃料电池阴极氧还原反应(ORR)中显示出良好的催化性能。研究成果近期发表于《自然......
燃料电池具有零污染、能量转化效率高、适用范围广泛等众多优点,使其成为最具前景的新型能源转化装置之一。燃料电池的阴极氧还原反应(ORR)是一个动力学迟缓的过程,需要在催化剂的作用下才能输出有效的电流密度......