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用于可充电电池和储能装置的环保石墨烯生物墨水
发布时间:2021-02-22     作者:zzj   分享到:

当前金属离子电池在寿命、容量和功率方面达到其理论极限。研究人员开始关注金属空气替代品,例如钠空气(Na-O2)电池。这些装置配备有钠阳极和氧捕获阴极,并具有可充电能力,当电池耗尽其储存的能量时,它将产生氢氧化钠,然后当电池充电时,氢氧化钠将循环返回形成金属钠和氧。

阴极由基于多孔石墨烯的气凝胶制成。通过电化学剥离石墨薄片,借助于来自脱氧核糖核酸分子的分子,如腺苷一磷酸,生产石墨薄片。这些生物分子被插入石墨结构,导致箔片膨胀。然后将箔刮去并进一步加工以形成厚度约为1-2纳米、宽度约为400-600纳米的石墨烯片。

它们被吸附在石墨烯的表面,这样薄片就可以分散在水中。由于各种原因,最终的导电油墨比含有有机溶剂的导电油墨更好,特别是它对环境的影响很小。使用冷冻干燥技术将墨水转化成适用于电池正极的气凝胶。这些新电池可以以94%的效率充电50次,这是优于其他基于石墨烯的阴极。

在没有任何添加剂的情况下,石墨烯墨水还可以用于印刷导电图案,作为微型超级电容器等存储设备的一部分。这些器件显示出与当前基于石墨烯的器件相当的优异性能,并且在5,000次充电/放电(399,004)后仍保持约75%的初始性能。

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