美國科學家制造出了一種由石墨烯和錫層疊在一起組成的納米復合材料，這種可用來制造大容量能源存儲設備的輕質新材料可用于鋰離子電池中，其“三明治”結構也有助于提升電池的性能。相關研究發(fā)表在最新一期《能源和環(huán)境科學》雜志上。
該研究的領導者、勞倫斯伯克利國家實驗室分子基地的科學家張躍剛（音譯）表示：“電動汽車需要輕質電池，也要求這種電池能快速地充電，且其充電能力不會因持續(xù)充放電而有所降低。我們最新研制出的石墨烯納米復合材料可改進電池的性能。”
石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅硬的材料，其導電、導熱性能超強，遠遠超過硅和其他傳統(tǒng)的半導體材料。很多人認為，石墨烯可能取代硅成為未來的電子元件材料，在超級計算機、觸摸屏和光子傳感器等多個領域“大顯身手”。張躍剛和同事此前的研究也都專注于石墨烯在電子設備上的應用。
在最新研究中，該研究團隊將石墨烯和錫交替層疊制造出了這種納米復合材料。他們將一層錫薄膜沉積在石墨烯上，接著在錫薄膜上方放置另一層石墨烯，然后不斷重復這個過程制造出了這種復合材料。他們還對材料進行了熱處理，通過在一個充滿氫氣和氬氣的環(huán)境中將其加熱到300攝氏度，錫薄膜轉變成很多柱子，增加了錫層的高度。
研究人員姬立文（音譯）表示：“對這個系統(tǒng)來說，錫薄膜形成這些錫納米柱非常重要。而且，我們也發(fā)現(xiàn)，最上層石墨烯和最底層石墨烯之間的距離也會不斷變化以適應錫層高度的變化。”
新納米復合材料中石墨烯層之間的高度變化會對電池的電化學循環(huán)有所改善，錫高度的變化會改進電極的性能。另外，這種適應性也意味著電池能被快速地充電，而且重復充放電也不會降低其性能，這對電動汽車內(nèi)的可充電電池來說非常關鍵。
