看看：中南大学：石墨烯助力增强快速

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石墨烯电极材料钠离子电池(SIB)凭借更低的成本，俨然成为最有希望替代锂离子电池的新型储能设备。但是钠离子电池同样也在电极材料方面陷入了瓶颈，如何更高效的释放电极材料的潜力已成为SIB走向商业化应用的关键问题。[url=http:///www.4006787252.com/article_list_366.html]荒川树脂[/url]的具体问题可以到我们网站了解一下，也有业内领域专业的客服为您解答问题，为成功合作打下一个良好的开端！[align=center]

                               
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近日，中南大学的张佳峰教授及其团队基于能带理论，对于活性物质与炭材料之间的分层诱导结构进行了深入探索，证明金属与炭之间的键对材料良好储钠性能的关键作用。相关论文以题为“E  R N+-S P  EI B  GS2G H”在 ACS 上发表。



不同于其他通过设计新型材料或电池系统获取高能量密度的方法，SIB目前急需最大限度的开发电极材料的潜力。自1960年费米阐明界面表面对材料性能的巨大影响，界面效应一直被认为是提升材料性能的有效手段。目前电池材料中关于界面已经有不少学者进行了研究，但主要集中于活性材料与基体界面上的电导率研究，界面上更深层次的电子离子之间的相互作用还缺乏进一步的研究开发。因此，全面了解界面上的储能机理仍然是碱金属电池尤其是SIB迫切需要解决的问题。

本文作者针对这一问题，以GS2和石墨烯作为研究对象，对GS2C复合相、C-S键和C-G键三种接触模式与无功电势和极化电势之间的关系进行了分析讨论。并依此设计出了多级的GS23DG复合材料，GS2纳米颗粒均匀的被石墨烯均匀的包覆。在界面上精心设计的C-G键所形成的GS2石墨烯异质结结构，可以通过减少电子聚集极化很好的提升电子转移效率。此外，石墨烯中的缺陷可以减轻离子浓度引起的极化，为钠离子输送提供额外的离子通道。这些效应最终导致所制备的GS23DG电极的储钠性能远高于单纯GS2GO复合材料。



图1 GS2C复合相、C-S键和C-G键三种模型在SIB中的电子离子转移示意图



图2 GS23DG的制备示意图和电镜表征分析



图3 样品的结构和化学状态分析



图4 样品的反应动力学分析和赝电容贡献比例计算



图5 充放电过程中的结构变化表征



图6 样品储钠性能测试

总的来说，作者发现石墨烯不仅仅是以C-G键作为活性位点，还为GS2提供了一个额外的离子传输通道。而C-G键的电子转移效率的提高同样不同于掺杂，而是通过降低极化效应获得。上述结果均表明，石墨烯缺陷在电极材料中的作用需要重新评估和进一步研究。该研究加深了电极材料上异质结结构的研究，为更好的挖掘电极材料的潜力提供了新的思路。


科学院上海硅酸盐研究所
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