近日消息，歐盟石墨烯旗艦合作伙伴愛爾蘭都柏林三一學院、CICEnergiGUNE和西班牙INCAR-CSIC的研究人員公布了一項新的研究成果：由無毒且環保的石墨烯基材料制成的可充電電池和儲能裝置。
隨著當前金屬離子電池在循環壽命、容量和功率方面達到其理論極限，研究人員將重點放在金屬空氣替代品上，例如鈉空氣（Na-O2）電池。這些設備配備了鈉陽極和捕獲氧的陰極，具有有趣而獨特的可充電能力：當電池耗盡其存儲的能量時會生成NaO2，然后在電池充電時將其循環回形成金屬鈉和氧。
在這項研究中，陰極是使用基于多孔石墨烯的氣凝膠制成的。GrapheneFlagship團隊通過在DNA分子衍生的分子（例如單磷酸腺苷）的幫助下對石墨箔進行電化學剝離來制造石墨薄片。這些生物分子插入到石墨結構中，導致箔膨脹。然后將箔刮掉并進一步處理，從而形成厚度約1-2nm、寬度約400-600nm的石墨烯薄片。
石墨烯旗艦研究人員還強調了這些生物分子的次要功能：它們被吸附在石墨烯的表面上，使薄片可以分散在水中。出于多種原因，最終的導電油墨比含有機溶劑的導電油墨更可取，尤其是它對環境的影響很小。石墨烯旗艦公司的研究人員隨后使用了一種冷凍干燥技術，將墨水轉變為適合電池正極的氣凝膠。這些新電池可以以94％的效率再充電50次，這是非常有競爭力的結果，勝過其他基于石墨烯的陰極。
石墨烯旗艦合作伙伴CICEnergiGUNE的NagoreOrtiz-Vitoriano解釋說：“我們認為，這些生物分子中的磷酸鹽是成功的主要原因。這些化學基團可使NaO2在充電階段更快地回收。”
不需要任何添加劑，這種石墨烯墨水也可用于印刷導電圖案，作為存儲設備（如微型超級電容器）的一部分。這些器件表現出了與當前基于石墨烯的器件相當的出色性能，并且經過5,000次充電/放電循環后仍保留了初始性能的75％左右。
石墨烯旗艦合作伙伴CSIC的JoseMaria Munuera說：“我們將繼續改進設備的結構，并繼續改善其容量和循環壽命，并減少運行過程中的能量損失。”
“通過證明基于石墨烯的水性生物墨水可改善電池和超級電容器的性能，這項工作為推進該領域提供了一種新穎的可持續材料解決方案，”石墨烯旗艦公司儲能工作方案負責人VittorioPellegrini說道。
石墨烯旗艦公司的科學技術官兼管理小組主席AndreaC. Ferrari補充說：“實現可持續發展目標是石墨烯旗艦科學和創新的核心。能源應用是石墨烯有希望的影響領域之一該作品展示了一種用于可再充電電池的石墨烯生產的可持續方法，對環境具有雙重優勢。”
資料來源：烯碳資訊編輯整理，轉載請注明出處。
