SALVE 觀察鋰電離子在石墨烯中遷移現象

據瞭解，德國斯圖加特馬普固態研究所和烏爾姆大學的科學家使用SALVE（超顯微鏡），觀察鋰離子在電化學充放電過程中的表現，證明了在單個納米電池中雙層石墨烯發生了可逆鋰電離子吸收的現象。研究成果發表在最新一期的《自然》雜誌上。

研究顯示，鋰離子在二維碳化合物（如原子水準的石墨烯）中的儲存和擴散。為此，研究員開發了一種由雙層石墨烯組成的“微型電池”。石墨烯屬於二維材料，由單個碳原子層組成。在只有0.3納米薄的細長電化學微電池的一端，他們在頂部施加了溶解有鋰鹽的電解質液滴。為使電解質不干擾電子顯微照片，實驗必須精確定位和機械穩定，因此在紫外線下固化的聚合物，使液滴成為凝膠狀固體留在原處。

實驗表明，當電壓施加到納米電池時，鋰離子從電解質液滴遷移到石墨烯雙層的間隙中，並在那裡積聚；去除電位差時，累積儲存的鋰又溶解了，並遷移回到電解質液滴中。這是首次證明了石墨烯在原子水準上的嵌入。傳統的石墨基電池只有少數緊密堆積的鋰在兩層碳層之間，而在石墨烯納米電池中鋰層卻是非常密集的。

小結：此後，二維材料迎來研發熱潮，由單層原子構成的鎢基、錫基、二硫化鉬等過渡金屬化合物不斷被開發出來，他們具有極為獨特的物理、化學性質，將成為新一代電子元器件和鋰電池的開發帶來新的可能。

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