中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：可穿戴智能設(shè)備是未來科學(xué)與社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一，也是國家的重大戰(zhàn)略需求，其長久的續(xù)航能力依賴于高性能的柔性儲(chǔ)能電池。針對如何提高電極材料的柔性和容量這一科學(xué)問題，在中國科學(xué)院院士李玉良的指導(dǎo)下，中科院青島生物能源與過程研究所新型能源碳素材料團(tuán)隊(duì)與中科院化學(xué)研究所合作，研發(fā)了一種石墨炔基分子材料，改變了傳統(tǒng)的電池材料觀念，實(shí)現(xiàn)了高性能柔性電池的制備。該研究工作具有很高的原創(chuàng)性，在線發(fā)表在Nature Communications上。
石墨炔材料由于其奇特sp雜化的電子結(jié)構(gòu)和自然形成的超大孔洞結(jié)構(gòu)，對電子、離子以及物質(zhì)的輸運(yùn)具有關(guān)鍵作用，表現(xiàn)出來的性質(zhì)是其它材料不可替代的。對于高性能器件的制備，特別是可穿戴器具有重要的科學(xué)研究意義，被認(rèn)為是下一代能源、光電、催化和微電子等器件的關(guān)鍵材料，受到國際上的高度關(guān)注?？蒲腥藛T在前期石墨炔研究工作的基礎(chǔ)上，改變傳統(tǒng)觀念，創(chuàng)新性的發(fā)展了以石墨炔材料為基礎(chǔ)的交叉學(xué)科研究，注重石墨炔能量和結(jié)構(gòu)問題，考慮石墨炔的超大π體系和天然的離子傳輸孔道，利用氫取代炔鍵，改善了石墨炔離子傳輸?shù)姆肿涌椎乐睆?，增加了?chǔ)存金屬離子的活性位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了材料的柔性和高容量的儲(chǔ)鋰、儲(chǔ)鈉能力，從分子水平上解釋了石墨炔導(dǎo)電骨架的自轉(zhuǎn)換和鋰、鈉離子的嵌入脫出過程的關(guān)聯(lián)，建立了新概念，解決了這一領(lǐng)域的一些重要科學(xué)問題，獲得了性能優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)鋰、鈉性能，理論計(jì)算結(jié)果證實(shí)了上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析過程的一致性。尤其是該材料在鈉離子電池的測試研究中所展現(xiàn)的電化學(xué)儲(chǔ)鈉能力在同類材料中具有領(lǐng)先地位，完全可能成為新一代高性能、柔性儲(chǔ)能電池，為我國未來電化學(xué)儲(chǔ)能器件的研究帶來了新視角和新理念，將積極地推動(dòng)我國十三五新能源和新材料研究規(guī)劃進(jìn)展。
研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目和面上項(xiàng)目、中科院前沿科學(xué)研究計(jì)劃、中科院“百人計(jì)劃”以及自然科學(xué)基金山東省杰出青年基金等的支持。
青島能源所在石墨炔能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化研究中取得進(jìn)展
責(zé)編：張珊珊
