使用机械坚固的纳米石墨烯改进钠离子电池
自 2004 年被发现以来，石墨烯一直在材料科学及其他领域带来革命性的变化 。石墨烯由二维碳原子片组成，碳原子片结合成薄六边形，厚度为一个原子层 。这赋予了它卓越的物理和化学特性 。尽管石墨烯很薄，但其强度却非常高、重量轻、柔韧且透明 。它还具有非凡的导电性和导热性、高表面积和不透气性 。从高速晶体管到生物传感器，它拥有无与伦比的应用多功能性 。
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纳米细胞石墨烯(NCG)是石墨烯的一种特殊形式 ， 通过堆叠多层石墨烯并通过纳米级细胞形态控制其内部结构来实现大比表面积 。
NCG 因其提高电子设备、能源设备和传感器性能的潜力而备受瞩目 。但其发展因制造过程中出现的缺陷而受到阻碍 。形成NCG时经常会出现裂纹，科学家们正在寻找新的加工技术，能够以适当的尺寸制造均匀、无裂纹和无缝的NCG 。
东北大学研究生 Won-Young Park 表示：“我们发现，在熔融铋中对非晶态 Mn-C 前驱体进行液态金属脱合金时，碳原子会快速自组装成无裂纹的 NCG 。”
脱合金是一种利用熔融金属浴中合金成分的不同混溶性的加工技术 。该过程选择性地腐蚀合金的某些成分，同时保留其他成分 。
Park 和他的同事证明，通过这种方法开发的 NCG 在石墨化后表现出高拉伸强度和高导电性 。此外，他们还在钠离子电池(SIB)中对该材料进行了测试 。
“我们使用开发的 NCG 作为 SIB 中的活性材料和集流体，它表现出高倍率、长寿命和出色的抗变形能力 。最终，我们制造无裂纹 NCG 的方法将有可能提高性能和SIB 的灵活性 - 对于某些应用来说是锂离子电池的替代技术，特别是在成本、安全性和可持续性考虑至关重要的大规模储能和固定电力系统中 。”
【使用机械坚固的纳米石墨烯改进钠离子电池】与 Park 一起工作的是来自材料研究所(目前位于檀国大学)的 Soo-Hyun Joo 以及来自同一研究所的 Hidemi Kato 。他们的研究细节发表在 2024 年 2 月 23 日的《先进材料》杂志上 。
他们的努力是通过与东北大学跨学科科学前沿研究所和断裂与可靠性研究所的研究人员的合作而得以实现的;浦项科技大学;和约翰·霍普金斯大学 。
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