用于高效电化学储能的离子通道的最新进展

时间：2021-12-29 16:58:01来源：

新型碳中的离子通道大大改善了用于更好的电化学能量储存的离子电导率和离子动力学。

电子设备和电力设备的快速发展，如新能源汽车和机器人，这引发了对便携式电源的广泛需求。电化学能量存储，主要基于电极的离子插入/运动或吸附/扩散，在最后两年中已被使用。与电子传输相比，电极在电极上较慢，离子运输较慢。实际上，电池中的充电/放电过程通常需要几个小时以有效地使用内部空间或孔隙;如果离子运输足够快，则可以在几秒钟内完全充电/放电。显然，对于更好的电化学能量储存，希望电极高离子电导率和优化的离子动力学是期望的。

碳材料，包括传统石墨和活性炭（ACS），如纳米管（CNT），石墨烯（G），及其衍生物的新型碳，是由于其可否提供的结构特征，具有提高能量储存性能的承诺候选者。 PERSE属性，包括 - 但不限于 - 优异的电导率，高固有容量和化学稳定性。尽管基于新型碳的电化学能量存储的大进展已经实现，但最终性能受到离子配置和离子动力学的限制（例如，Li-离子电池中石墨的LiC6）。理想地，碳电极的有效离子通道应通过迁移/扩散产生快速电解质传输，内部孔隙中的电解质的优异可达性，可能的新类型的离子方式，以及快速的阴极/阳极反应。离子行为是旨在生产先进人工离子通道的研究人员的旧物品之一。

在最近发表于国家科学审查的概览中，中国科技大学（USTC）的科学家（USTC）在法国图卢兹的Hefei和Paul Sabatier（UPS）中，展示了设计离子渠道的最新进展在新型碳中，用于高效储能。作者追溯了碳的离子通道典型的微制造策略以及储能应用的研究现状;他们还审查了离子通道中的特殊离子反应和动力学过程，包括组成型尺寸效应和碳表面;最后，他们提出了石墨烯堆叠是2D离子通道的理想模型，用于对密闭空间中的离子配置/运输的基本理解。

“就像生物体中的血管一样，离子通道中的活性位点的快速离子扩散确保了便携式设备的足够的储能和动力输送。”朱武朱教授说，“以更广泛的角度来说，随着原子上的工程生产的改进和对离子反应的全面了解，这些碳电极可以嵌入清洁能量存储装置中，用于各种工作的多功能替代品使适应。”

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该研究得到了中国自然科学基金资金的支持。

参考：“在2019年9月13日，江林叶，帕特里斯西蒙和延武朱设计了电化学能源的新型碳的离子通道”.DOI：
10.1093 / NSR / NWZ140

国家科学审查是中国英语发布的第一个综合学术期刊，旨在将该国迅速推进的科学家互联体系与全球科技领域联系起来。期刊还旨在展示全球对中国科研进步的思考。