Ionty sodíku mezi grafenovými listy. Speciální molekula mezi dvěma na sebe položenými grafenovými listy je spojena kovalentní vazbou se spodním grafenovou vrstvou a s horní interaguje elektrostaticky. Credit: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Janusovský grafen by mohl vylepšit sodíkové baterie

Sodíkové baterie nejsou z hlediska výkonu ani kapacity ve srovnání s klasickými Li-Ion akumulátory konkurenceschopné. Bohužel, protože sodík je oproti lithiu mnohem běžnější a tudíž levnější. Hlavní problém spočívá v tom, že ionty sodíku jsou oproti lithiu větší a jiným způsobem interagují na grafitové elektrodě (anodě). Samozřejmě existují různé nápady na řešení této situace, např. anoda pouze ze samotného kovu nebo z úplně jiného materiálu.
Na švédské Chalmers University of Technology nyní přišli s technikou, kterou označují jako „janusovská tvář grafenu“. Připravili materiál se speciální strukturou; na konci každého grafenového listu se nachází molekula, která od sebe jednotlivé sodíkové ionty odděluje, ale zároveň pro ně funguje jako aktivní centrum. Příslušná molekula je k dolnímu listu grafenu připojena kovalentní vazbou, u horní drží pomocí elektrostatických interakcí. (Na vysvětlenou: grafen zde má asymetrickou chemickou funkcionalizaci na protilehlých stranách, a proto se označuje jako Janusův grafen podle starořímského boha, který měl dvě tváře. Obecně existuje kategorie janusovských/Janusových nanočástic, jejichž povrchy mají dvě nebo více sad různých vlastností.) Podle průvodní tiskové zprávy mají vrstvy grafenu také stejnou velikost pórů, řízenou hustotu funkcionalizace a malý „vnější“ povrch/minimum hran.
Výsledkem tohoto uspořádání je, že mezi dvěma vrstvami grafenu tím vzniká úzký prostor. Zde pak dochází k příslušným elektrochemickým reakcím, a díky tomu má pak nová experimentální baterie vyšší kapacitu i výkon. Konkrétně: Sodík ve standardním grafitu nabízí kapacitu přibližně 35 miliampérhodin na gram, což je méně než desetina kapacity lithium-iontové baterie s grafitem. U nového typu grafenové baterie je kapacita pro sodíkové ionty 332 miliampérhodin na gram, což už se blíží hodnotám Li-Ion baterií s grafitovou elektrodou. Procesy na elektrodě se zdají být dobře reverzibilní, takže baterie by mohla být stabilní i po mnoha cyklech.

Jinhua Sun et al, Real-time imaging of Na+ reversible intercalation in „Janus“ graphene stacks for battery applications, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abf0812
Zdroj: Chalmers University of Technology / Phys.org

Sojka reaguje na kouzelnické triky, urazí se nebo i naštve

Vědci z University of Cambridge zkoumali, jak sojky (sojka obecná/euroasijská, Garrulus glandarius) reaguje na to, …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close