全固态锂电池新型负极材料——“穿孔石墨烯分子”

日本东北大学与东京大学构成的研究组于2016年5月14日宣告，研发出有了全固态锂电池的新型负极材料穿孔石墨烯分子（CNAP）。这种材料可实现超过标准化的石墨电极2倍以上的电容量，在充放电65次之后依然需要保持原本的容量。穿孔石墨烯分子的分子结构　　长期以来，锂电池的负极材料仍然用于轻巧、电容量大的石墨。最近，石墨烯、碳纳米管等纳米碳作为新型碳材料经常出现在市场上，使电池容量不断扩大到之前的2～3倍沦为了有可能。

但纳米碳是结构不唯一的简单混合物，无法解明大容量简化的原理和方针。因此，研发具备部分纳米碳结构的分子性物质沦为了注目的焦点。　　此次研发的穿孔石墨烯分子是分子中央有纳米级微孔的大环有机分子。以这种分子的液体物质作为电极生产电池并展开检测的结果证实，这种分子是一种杰出的电极材料。

此次研究的着眼点是研发倍受期望的新一代电池，即全固态电池，没使用常规电池用于的液体电解质，而是使用液体电解质。用于锂离子传导性低而且平稳的格氏试剂氢化物作为液体电解质，为这次的新发现建构了契机。

新的负电极分子材料的运动模式图利用锂（黄色）在穿孔石墨烯分子的缝隙和微孔部分（蓝色）的放入与瓦解，展开静电和电池。用于新的负极分子材料的全固态锂电池及其横截面的电子显微镜图。穿孔石墨烯分子电子显微镜图中灰白色的部分，浑身的部分是液体电解质。

　　另外，此次研究还找到，用于粉末X射线散射的方法，穿孔石墨烯分子的液体不会构成与石墨相近的层状结构，并且可以使中央分子的微孔排列成一线，构成识、全线贯通的微孔结构。在石墨中，锂只在层叠一起的碳层的间隙中积累，而在穿孔石墨烯分子中，锂在纳米级的间隙和微孔两个地方积累，因此可以不断扩大容量。

穿孔石墨烯分子可以用于十分广泛、产量相当大的有机化合物萘生产。　　此次研究的涉及成果月底5月13日（中欧夏令时）在国际学术杂志《Small》上公开发表。

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