SALVE 观察锂电离子在石墨烯中迁移现象

据了解,德国斯图加特马普固态研究所和乌尔姆大学的科学家使用SALVE(超显微镜),观察锂离子在电化学充放电过程中的表现,证明了在单个纳米电池中双层石墨烯发生了可逆锂电离子吸收的现象。研究成果发表在最新一期的《自然》杂志上。

锂电池图片

研究显示,锂离子在二维碳化合物(如原子水平的石墨烯)中的储存和扩散。为此,研究员开发了一种由双层石墨烯组成的“微型电池”。石墨烯属于二维材料,由单个碳原子层组成。在只有0.3纳米薄的细长电化学微电池的一端,他们在顶部施加了溶解有锂盐的电解质液滴。为使电解质不干扰电子显微照片,实验必须精确定位和机械稳定,因此在紫外线下固化的聚合物,使液滴成为凝胶状固体留在原处。

实验表明,当电压施加到纳米电池时,锂离子从电解质液滴迁移到石墨烯双层的间隙中,并在那里积聚;去除电位差时,累积储存的锂又溶解了,并迁移回到电解质液滴中。这是首次证明了石墨烯在原子水平上的嵌入。传统的石墨基电池只有少数紧密堆积的锂在两层碳层之间,而在石墨烯纳米电池中锂层却是非常密集的。

小结:此后,二维材料迎来研发热潮,由单层原子构成的钨基、锡基、二硫化钼等过渡金属化合物不断被开发出来,他们具有极为独特的物理、化学性质,将成为新一代电子元器件和锂电池的开发带来新的可能。

 

 

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