是的，當(dāng)我們拆開我們這個(gè)時(shí)代水平最高的消費(fèi)級(jí)便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī)之一——iPad的時(shí)候，一種無力感席卷全身，中間那一大塊占據(jù)了整個(gè)機(jī)器絕大多數(shù)體積的黑色的東西是什么？是電池！

 

　　當(dāng)震動(dòng)馬達(dá)都可以做到如此精密的時(shí)候，是什么制約著電子產(chǎn)品朝著更加安全更加輕質(zhì)的發(fā)展？是電池！

 

　　

 

　　Ipad的電池與震動(dòng)馬達(dá)的明顯對(duì)比

 

　　為了替代傳統(tǒng)鋰電池，研究者注重開發(fā)循環(huán)性優(yōu)異的新型鋰離子電池，發(fā)現(xiàn)當(dāng)減小粒子尺寸和電極為納米結(jié)構(gòu)時(shí)，在鋰化和脫鋰過程中即使體積應(yīng)變大，電極仍可正常工作。也有研究者指出包覆類（核-殼）形貌電極材料在充放電循環(huán)過程中耗損程度低。但電極納米結(jié)構(gòu)材料出現(xiàn)新問題：低體積容量（低振實(shí)密度），高電阻特性，從而增加了制造成本，且因副反應(yīng)發(fā)生造成低庫侖效率。

 

　　針對(duì)以上問題，陽極復(fù)合材料能解決這些不足，以石墨烯為代表的基底復(fù)合型陽極材料，具有高導(dǎo)電性，高機(jī)械強(qiáng)度，與鋰活性成分連接能力強(qiáng)，鋰離子傳輸快等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：1、總電容電勢(shì)存在局限性。2、合成技術(shù)昂貴。3、首次循環(huán)損耗大，循環(huán)效率低。

 

　　近期，國外的Gurpreet Singh課題組從復(fù)合材料優(yōu)勢(shì)角度出發(fā)，合成了有序的、交叉性的、自立式大面積陽極復(fù)合材料，其成分為SiOC和還原氧化石墨烯（rGO）。這種陽極材料比報(bào)道的Si/C納米管具有更高的體積容量，氧化還原石墨烯片作為SiOC顆粒的基底材料，兩者結(jié)合表現(xiàn)出高電子傳輸通道、高循環(huán)性、高電流密度、結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。另外彌補(bǔ)了其他類型鋰電池的缺陷，首次循環(huán)充電容量高（702 mA h g-1），穩(wěn)定的充電比容量大（543 mA h g-1），充電電流密度高（2400 mA g-1），更值得關(guān)注的是，這種復(fù)合陽極材料具有優(yōu)異的應(yīng)變失效特性（超過2%），這比單純的類紙狀還原氧化石墨烯失效特性大。硅和石墨烯具有較高的理論承載力是很好的鋰電池負(fù)極材料，但其能量密度低、效率低、穩(wěn)定性差等問題限制了其實(shí)際應(yīng)用。在這里我們報(bào)告一個(gè)由碳氧化硅玻璃顆粒嵌入到化學(xué)改性的石墨烯矩陣中組成的自立式陽極材料。簡化的多孔氧化石墨烯矩陣被用作高效的電子傳輸體，是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的集電器，它和非晶碳氧化硅共同使用能使鋰電池?fù)碛懈叩膸靷愋?。?020次循環(huán)中，紙電極的能量密度達(dá)到588mAhg-1，而沒有出現(xiàn)機(jī)械故障的跡象。

 

　　文章同時(shí)指出減少一些不必要的材料，如集電器或者聚合物粘結(jié)劑，從而產(chǎn)生高效的輕質(zhì)電池。

 

　　

 

　?。╝）TTCS（1，3，5，7-tetramethyl-1，3，5，7-tetravinylcyclotetrasiloxane）經(jīng)高溫分解后形成的碳氧化硅微粒的掃描電鏡圖樣?？梢杂^察到玻璃狀微粒是由亞微米大小的微粒構(gòu)成的。

 

　?。╞）X射線能譜表征的交聯(lián)TTCS和熱解的碳氧化硅。

 

　　（c）中是高倍X射線掃描下的碳氧化硅能譜。

 

　　（f）碳氧化硅的拉曼光譜顯示的峰是石墨的特征(D1-峰： 1，350cm-1；G峰：1，590cm-1)

 

　?。╣）碳氧化硅和交聯(lián)狀TTCS的傅立葉變換紅外光譜（γ：拉伸震動(dòng)模式；σ：彎曲震動(dòng)模式）

 

　?。╤）熱解后的碳氧化硅微粒的原子結(jié)構(gòu)模型。

 

　?。╥）碳氧化硅和氧化石墨烯構(gòu)成的復(fù)合材料的透射電鏡圖樣。大的氧化石墨烯白點(diǎn)覆蓋在碳氧化硅表面。

 

　?。╦）使用非晶形的碳氧化硅和重堆積的氧化石墨烯板材料帶有微弱的環(huán)狀圖案，由于其多晶性，相應(yīng)的透射電鏡選區(qū)電子衍射圖表現(xiàn)為多點(diǎn)模式。

 

　?。╧）60SiOC的聚焦離子束橫斷面元素圖，Si、C、O分別用藍(lán)、紅、綠表示。

 

　　（l）交聯(lián)TTCS、SiOC、GO和復(fù)合紙材料在熱處理前后的X射線衍射圖樣。

 

　　 (m) 氧化石墨烯紙和未經(jīng)退火紙的熱重分析圖線（在平滑的氣流中以每分鐘10攝氏度的速度從30攝氏度加熱到800）