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聚焦:二维类石墨烯材料在储能领域的应用前景

企业新闻 / 2021-11-01 01:38

本文摘要:近日,来自法国斯特拉斯堡大学的Dr.XiaoyanZhang等研究人员在AdvancedEnergyMaterials上公开发表题目为2DMaterialsBeyondGrapheneforHigh-PerformanceEnergyStorageApplications的综述文章,系统研究和分析了二维石墨烯类似物的制取、性质以及作为能源存储材料的性能、影响因素,二维石墨烯类似物作为电极材料的优缺点和面对的机遇及挑战。

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近日,来自法国斯特拉斯堡大学的Dr.XiaoyanZhang等研究人员在AdvancedEnergyMaterials上公开发表题目为2DMaterialsBeyondGrapheneforHigh-PerformanceEnergyStorageApplications的综述文章,系统研究和分析了二维石墨烯类似物的制取、性质以及作为能源存储材料的性能、影响因素,二维石墨烯类似物作为电极材料的优缺点和面对的机遇及挑战。  1二维石墨烯类似物  图1用作能源存储的石墨烯类似物的结构,如过渡性金属硫化物、过渡性金属氧化物、过渡性金属氢氧化物以及磷烯和硅烯等。

  二维石墨烯类似物(GAs)结构与石墨烯类似于,具备原子级的厚度和出色的电化学性质,在超级电容器和电池等能源存贮领域有潜在的应用于前景。Gas比表面积低,需要充分利用活性物质上能用反应位点,因此减少电极和电解液的认识面积并增进电荷的移往。  2二维石墨烯类似物的制取  图2自上而下以及自下而上两种方法制取二维石墨烯类似物:包括电化学挤压法和成像集中法,以及气相沉积法和化学合成法。

  自上而下法就是指块体晶上取得微米或者纳米级尺度片。通过机械挤压取得的GAs片质量和纯度都很高,合适用作基础研究特别是在是用作概念性检验设备。但是这种方法产量较低并且无法掌控层数。

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  具备相同层数的大面积Gas可得CVD法制取,即自下而上法。用于分子前驱体利用水热/溶剂热法也可以制取二维材料。  3二维石墨烯类似物的性质表格1少见二维石墨烯类似物的性质,如较小的比表面积。

  4二维石墨烯类似物用作超级电容器  目前对超级电容器的研究,主要集中于发展和找到新的电极材料,以便提升储能能力和循环寿命,并且降低成本。文章分别对GAs在双电层电容器和赝电容器的应用于不作了讲解,如图3和图4右图。4图3双电层电容器  由于GAs的高电子电导率,其在超级电容器中的应用于很有前景。但是MoS2和WS2之类的半导体GAs电导率比较较低,因此有利于其应用于超级电容器电极。

图4赝电容器  在应用于赝电容器的众多材料中,TMOs和TMHs由于其低理论容量、化学稳定性、与电解液的高相容性以及更容易制取等特点受到普遍注目。


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