Graphene Network Scaffolded Flexible Electrodes—From Lithium to Sodium Ion Batteries

تحقیق در مورد لوازم الکترونیکی قابل تغییر شکل و پوشیدنی تقاضای فزاینده ای را برای منابع انرژی نسل بعدی با چگالی انرژی/توان بالا که کم هزینه، سبک، نازک و انعطاف پذیر هستند، افزایش داده است. یکی از چالش‌های کلیدی در دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی انعطاف‌پذیر، توسعه الکترودهای قابل اعتماد با استفاده از مواد با چارچوب باز با ساختارهای مقاوم و عملکرد بالا است.

بر اساس اکتشاف گرافن متخلخل سه‌بعدی به‌عنوان یک بستر انعطاف‌پذیر، این کتاب می‌سازد. الکترودهای آرایه سه بعدی مستقل، بدون بایندر برای استفاده در باتری‌ها، و دلایل تبدیل تحقیقاتی از باتری‌های Li به Na را نشان می‌دهد. این شامل اولین اصول بررسی محاسباتی و مشاهدات درجا XRD، رامان است تا به طور سیستماتیک مکانیسم کار الکترودها و تکامل ساختار را در طول درج / استخراج یون نشان دهد. این نتایج دلگرم‌کننده و مکانیسم‌های پیشنهادی ممکن است توسعه بیشتر باتری‌های با سرعت بالا را با استفاده از نانومهندسی هوشمند مواد الکترود تسریع کند، که باعث می‌شود «باتری Na یون بهتر از باتری لیتیوم یونی باشد».

Research on deformable and wearable electronics has promoted an increasing demand for next-generation power sources with high energy/power density that are low cost, lightweight, thin and flexible. One key challenge in flexible electrochemical energy storage devices is the development of reliable electrodes using open-framework materials with robust structures and high performance.

Based on an exploration of 3D porous graphene as a flexible substrate, this book constructs free-standing, binder-free, 3D array electrodes for use in batteries, and demonstrates the reasons for the research transformation from Li to Na batteries. It incorporates the first principles of computational investigation and in situ XRD, Raman observations to systematically reveal the working mechanism of the electrodes and structure evolution during ion insertion/extraction. These encouraging results and proposed mechanisms may accelerate further development of high rate batteries using smart nanoengineering of the electrode materials, which make “Na ion battery could be better than Li ion battery” possible.