石墨烯和磷酸升级钠离子电池

美国研究人员已经证明，一种由石墨烯和磷烯穿插层组成的新材料是一种新材料与以前的材料相比，更稳定，更导电，更大容量的钠离子电池阳极．研究人员认为，它可以在工业上兼容，并有可能使钠离子电池在大规模能量储存中变得有用。

由于锂离子电池的高充电容量，它已经彻底改变了便携式电子产品，但锂供应的高成本和地缘政治不安全(大多数容易开采的盐都在智利和玻利维亚等国家)是一个问题。钠离子电池是一种潜在的有吸引力的替代品，因为钠便宜90%，而且在世界各地都有。Na⁺然而，离子不容易嵌入阳极材料。锂离子电池传统上使用石墨阳极，锂⁺离子可逆地插入。石墨中的平面间距离仅为1.86Å，而Na⁺离子是2.02Å，所以石墨在钠离子溶液中没有电化学活性。可能的替代方案被证明不令人满意。

其中一种替代品是黑磷，它具有足够的层间距离3.08Å和较高的理论比容量2596mAhg^－1当它形成钠时_3.P.但它在吸收Na时体积膨胀大，经测试分解迅速⁺离子。在这项新研究中，Yi Cui和加州斯坦福大学的同事们已经开发出一种由穿插的磷烯和石墨烯组成的纳米结构混合物。石墨烯层提供了一个弹性缓冲器，并起到了电子高速公路的作用，允许电荷更快地进出。磷烯和石墨烯都是通过可伸缩的液体剥离制备的，两种组分的悬浮液混合，溶剂蒸发，三明治结构自组装。

该材料的初始比容量为1178mAhg^－1在100次充放电循环后，仍能保留高达83%的理论最大容量。崔的团队现在正在进一步改进这一点，崔说，如果它能将寿命提高到3000次，这项技术将对国家电网中电力的大规模固定储能非常有吸引力。

Stefan Freunberger奥地利格拉茨技术大学的教授称这项研究“很有趣”，但警告说，研究人员在提高自行车性能方面将面临进一步的障碍。他说，所有已知的电解质在插入碱性离子电池时都是热力学不稳定的。锂离子阳极会迅速形成一层“钝化层”，粘附在阳极上，保护电解液，但在钠离子电池中，每次电池放电时，这一层就会部分分解。因此，他说，“与锂的情况相比，有更多的副反应”。他补充说，石墨烯的高表面积甚至可能使问题变得更糟。