来自法国和荷兰的研究人员表明，固态锂金属电池中的石墨炔和石墨二炔表面都可以有效地允许锂嵌入，同时防止其他电解质分子到达电极。关于他们的研究工作发表在《Journal of Power Sources》上。
当与锂金属负极结合时，全固态电解质可能会导致全固态电池性能的技术突破。然而，锂金属阳极的使用带来了一些挑战，例如枝晶生长、界面电化学稳定性、裂纹的形成和扩展以及电极/电解质界面的分层。
本工作旨在通过第一性原理计算、推动弹性带方法和经典分子动力学模拟，探索使用新合成的二维石墨炔基膜（即石墨炔、石墨二炔和石墨三炔）在固体聚合物电解质电池中保护电极的有效性。 。
具体来说，他们的目标是研究这些膜在缓解上述挑战方面的有效性。
研究人员提出了一种替代解决方案，通过在电极上涂覆可渗透小阳离子（例如 Li +和 Na +）的石墨炔-n（n = 1、2、3）层来防止电解质和电极之间的直接接触。
石墨炔 (n=1)、石墨二炔 (n=2) 和石墨三炔 (n=3) 是由炔键 (sp-) 和苯（芳香环）（sp 杂化碳原子）组成的二维碳同素异形体。石墨炔是一种单原子厚度的平面片材。石墨炔于 2010 年合成，是最稳定的含有二乙炔键的非天然碳同素异形体。由于石墨炔、石墨二炔和石墨三炔的多孔结构包含尺寸分别为 3.94 Å、5.42 Å 和 6.69 Å 的三角形孔以及共轭碳，石墨炔-n 为 Li + 等小离子提供了存储位点和扩散路径。
因此， Li +可以在平行和垂直方向扩散到石墨炔-n 层，使石墨炔-n 成为储能电池中很有前途的二维材料。
研究的电池模型由由两个石墨炔-n 表面界定的固体聚合物电解质 (SPE) 组成，其中每个表面由四层石墨炔-n 片组成，其中 n=1、2 或 3。
研究人员应用高达 0.5 V/Å、0.75 V/Å 和 1 V/Å 的高外部电场来加速离子扩散过程。研究了单锂在石墨烯基表面上的吸附能、电荷转移和面内/面外扩散。随后，他们计算并比较了石墨烯基纳米多孔膜的锂渗透率、电解质分子的排斥效率以及本征特性。找有价值的信息，请记住Byteclicks.com
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