青島能源所在石墨炔能源存儲(chǔ)材料方面取得系列進(jìn)展

　　碳素材料與人類(lèi)生活密切相關(guān)，而石墨炔類(lèi)材料是繼富勒烯、碳納米管、石墨烯之后，一類(lèi)全新的碳素材料。在結(jié)構(gòu)上講，它是目前唯一一類(lèi)通過(guò)化學(xué)法合成的，同時(shí)含有sp和sp2（分別表示兩種不同的原子軌道雜化方式）兩種雜化形式碳，并具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二維平面全碳材料。從性能上看，石墨炔類(lèi)材料具有大的共軛體系、寬面間距、優(yōu)異的導(dǎo)電性、豐富的分子孔道結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。上述獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)異的性能優(yōu)勢(shì)使得石墨炔有望廣泛應(yīng)用于能源存儲(chǔ)領(lǐng)域?！　〗?，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所新型能源碳素材料團(tuán)隊(duì)與化學(xué)研究所李玉良課題組合作，將石墨炔類(lèi)材料先后應(yīng)用于鋰離子電池、鈉離子電池、鋰離子電容器等能源存儲(chǔ)器件，并對(duì)其電化學(xué)性能及儲(chǔ)能機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)分析和系統(tǒng)研究。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果已先后發(fā)表。

　　新型能源碳素材料團(tuán)隊(duì)科研人員充分發(fā)揮石墨炔類(lèi)材料可以通過(guò)化學(xué)法制備這一特點(diǎn)，嘗試采用“由下向上”雜原子化學(xué)摻雜合成策略，通過(guò)對(duì)聚合前體的化學(xué)裁減和結(jié)構(gòu)修飾，制備了氯摻雜石墨炔。采用化學(xué)摻雜法制備的摻雜石墨炔類(lèi)材料具有雜原子分布均勻且含量及摻雜位置可控的特點(diǎn)。理論計(jì)算結(jié)果也證實(shí)，均勻分布于石墨炔二維平面結(jié)構(gòu)中的氯原子能夠更加有效地穩(wěn)定所嵌入的鋰原子。器件測(cè)試結(jié)果顯示，氯摻雜石墨炔用于鋰離子電池電極材料，展現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能及良好循環(huán)穩(wěn)定性，表明該類(lèi)材料在能源存儲(chǔ)方面具有應(yīng)用前景。該部分工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. （2017, 56, 10740-10745）。

　　上述研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、中科院“百人計(jì)劃”、中科院前沿科學(xué)研究計(jì)劃以及山東省杰出青年基金等的支持。

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石墨炔材料在鋰離子電池(a,b)、鋰離子電容器(c)及鈉離子電池(d)中的應(yīng)用

氯雜石墨炔的結(jié)構(gòu)及在鋰離子電池中的應(yīng)用