“查尔姆斯理工大学使用新型石墨烯 使钠离子电池的容量提高10倍”

盖特西汽车的新闻，无论是为了形成用作热开关的特殊泡沫，还是与陶瓷混合形成超强的电解质，还是包裹微细的硅粒子，石墨烯都以一点点有趣的方式塑造了电池技术的未来。 据外国媒体报道，瑞典科学家在可持续发展钠电池中添加了新型石墨烯材料，使电池容量增加了10倍。

(照片来源:查尔斯理工大学)

科学家们希望探索更好的新电池设计，用储量丰富的钠代替昂贵、储量少的锂。 与锂离子电池一样，在钠离子电池中，离子通过电解液在两电极间移动，产生电力。 但是，在目前的情况下，其性能还不是十分令人满意。

其理由之一是，与锂离子相比，钠离子的体积过大，不能很好地与含有层压石墨烯层的石墨电极相对应。 通常，在电池循环插入过程中，离子可以自由出入石墨电极，但大量的钠离子在这种结构下不能比较有效地储存。 这严重影响了钠离子电池的性能，其容量约为35mah/g，仅达到锂离子电池的十分之一。

为了寻找应对这一问题的对策方案，查尔斯·穆斯理工大学( chalmers university of technology )的研究者着眼于具有特殊性质的新型石墨烯。 这个janus石墨烯，以罗马神话两面的神命名，其优越性在于两个相对面具有不对称的化学官能化( chemical functionalisation )。 而且，只存在材料方面的分子，同时作为间隔物和钠离子的相互作用活性位点。

在这种情况下，只存在于石墨烯材料一个面上的分子会促进层叠片之间的静电相互作用，从而在它们之间形成越来越多的空之间。 这个研究小组发现，这有助于大幅提高容量。 研究人员jinhua sun说:“我们在石墨烯层的一侧添加分子间隔物，将各层层叠后，分子在石墨烯片之间形成更大的空之间，通过提供相互作用点，大幅增加了容量。”

通过采用创新的janus石墨烯代替石墨，实验钠离子电池的容量将达到332 mah/g。 这比以前流传下来的设计高出约10倍，接近石墨中的锂容量。 研究人员表示，这项研究还处于初期阶段，但其结果很有前景。 这表明，有可能将适合钠离子的有序结构的石墨烯层设计成与石墨没有太大差异。