電池也要吃鹽？碳化后可打造 3D 多層碳結構可提升電容！
來源：未知
2019-04-02 16:27
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一點點鹽就可以增加電池性能?聽起來像是個天方夜譚，但這是倫敦瑪麗王后大學、劍橋大學與馬克斯普朗克固體物理和材料研究所共同研究成果，只要在超分子海綿加入鹽并加以碳化，就可以打造 3D 多層碳結構，可用于電池電極并提升電容。
科學家研究發(fā)現(xiàn)把鹽放入超分子海綿，并置于高溫烘烤環(huán)境，就可以把海綿變成碳基結構。
其中鹽會以特殊方式與金屬海綿發(fā)生反應，將海綿從均質(zhì)物質(zhì)變成具有纖維、支架和網(wǎng)狀物的復雜結構，這種 3D 碳結構當作電池負極時對可促進電解質(zhì)離子遷移，但難以在實驗室中制造。
根據(jù)其在《美國化學會志》研究，假如在鋰離子電池使用該材料，不僅可以提高電池充電速度，電容量也可以增加。
而由于自然界的硅藻也存有復雜結構，研究員將該材料命名為「納米硅藻」，并且認為納米硅藻也可用于儲能與能源轉換，像是氫燃料的電催化劑。
倫敦瑪麗王后大學工程與材料科學學院 Stoyan Smoukov 博士說，只有將化合物加熱到攝氏 800 度時才會發(fā)生這種變態(tài)，而團隊也發(fā)現(xiàn)可以利用改變化學組成來控制碳化。
多階層結構的 3D 碳基納米結構不僅擁有良好導電性等物理性質(zhì)，也可以制成輕型結構材料或是改善碳材料浸潤性促進離子流動。但制造 3D 碳基納米結構非常難，何況還要以簡單方式制成。
研究使用的超分子海綿為一種金屬有機框架材料(MOF)，該多孔材料具有氣體儲存等應用潛力。
一般來說 MOF 海綿碳化后表面積會增加，可成為電極材料生力軍，只是研究發(fā)現(xiàn)碳化的 MOF 僅會形成無規(guī)則碳衍生物。
所幸最后團隊發(fā)現(xiàn)在 MOF 海綿加鹽碳化后，可將無規(guī)則碳衍生物搖身一變成復雜且有秩序的多層碳基材料。
劍橋大學能源研究所博士 R. Vasant Kumar 表示，這項研究將 MOF 應用推向另一階段。該多層碳基材料制造方法未來不僅可用在儲能技術，也可以用于能源轉換和化學感測。
劍橋大學博士生王鐵勝指出，由于可用的 MOF 和金屬鹽種類非常多，研究擁有千上萬種排列組合，或許未來團隊也會透過另一種材料與結構來制造納米硅藻。
