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为解决这个问题,研究小组使用了多孔体的阳极材料。即使用了渗氮多孔石墨烯,在其上吸附二氧化钌(RuO2)作为反应催化剂的材料结构。
这种纳米级多孔石墨烯材料,带有100-300纳米的微细孔洞,通过这些微细孔洞中,可圆滑地传送锂离子、氧气以及电解质。并能够储藏在放电反应中生成的过氧化锂离子。同时,因为这种结构具有较大的表面积,所以兼具促进充电时所以进行的过氧化锂离子的分解反应的效果。
研究小组通过扫描电镜(SEM)的检查发现:经纳米多孔石墨烯电极的充电前后状态对比,充电前在多孔石墨烯孔洞中存在的过氧化锂离子,在充电后已经消失;而经过放电过程后,多空石墨烯孔洞中复又充满了过氧化锂离子。
另外,经穿透电镜(TEM)对经过50次充放电后二氧化钌纳米粒子的状态观察,没有发现离子尺寸的变化,由此得知多次重复充放电过程并不会带来催化剂的劣化。
四、展望
如前所述,石墨烯是一种比较理想的蓄电池电极材料。如果电池技术中能够使用到石墨烯这种纳米材料,将会从根本上改变电池的性能,进而使目前只能局限于城市内部交通的电动车,成为与内燃机车并驾齐驱的交通工具。
但是,我们应该认识到:关于石墨烯技术,目前仍然处于实验室的理论研究阶段。与实际应用仍然间隔着千山万水。
我们知道,某项技术在实验室中被证明是可行的,并不意味着该技术已经进入实用阶段。实验室中技术的实现方法,与工业生产中的实现方法完全是两种境界的事物。
比如,同样是制取氧气,在实验室中可以通过加热高锰酸钾来实现;而在工业生产中,则是通过液化空气来实现的。
实验室制氧是通过化学反应;工业制氧是物理反应。同样获得氧气,两者采用的是完全不同的原理。
实验室中即使能够制取出石墨烯,也并不意味着石墨烯技术已经进入我们的生活,更不能认为使用石墨烯作为电极材料的蓄电池已经可以进行量产。
在实验室里得到的成果,仅仅是证明了某种物质能够实现某个目标,在原理上可行。与正式的大规模工业化量产仍然相距甚远。
一般来说,某项技术在实验室取得成果后,在不考虑各种行政部门的审批以及资金支持的前提下,至少需要以下的几个步骤才能真正进入生产环节:
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