纳米技术——新闻稿:2D材料可以让电动汽车一次充电行驶500英里

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2D催化剂为电动汽车提供动力。(图片:阿明Salehi-Khojin)

文摘：
锂空气电池有望成为目前使用的电动汽车用锂离子电池的下一个革命性替代品，手机和电脑。

2D材料可以让电动汽车一次充电行驶500英里

芝加哥,1月11日发布2019

锂空气电池，目前仍处于试验阶段，能储存比锂离子电池多10倍的能量，而且它们更轻。这就是说，锂空气电池采用二维材料制成的高级催化剂，效率更高，充电能力更强。催化剂有助于提高电池内部的化学反应速率，取决于催化剂的原料类型，它们可以显著提高电池的能量储存和提供能力。

“我们将需要非常高能量密度的电池来为手机内置的新先进技术提供动力，笔记本电脑，尤其是电动汽车。UIC工程学院机械与工业工程副教授。Salehi-Khojin和他的同事合成了几种可以作为催化剂的2D材料。他们的一些二维材料，当作为催化剂加入实验锂空气电池时，与传统的锂空气电池相比，这种电池可以储存10倍以上的能量。他们的发现发表在《先进材料》杂志上。

“目前,电动汽车平均每次充电约100英里，但是，在锂空气电池中加入了二维催化剂，我们可以提供每次充电400到500英里，这将是一个真正的游戏规则改变者。他也是这篇论文的通讯作者。“这将是储能领域的一个重大突破。”

Salehi-Khojin和他的同事合成了15种不同类型的2D过渡金属双硫族化合物。TMDC是一种独特的化合物，因为它们具有高导电性和快速的电子转移，可用于参与与其他材料的反应。例如在充电和放电过程中电池内部发生的反应。

研究人员在模拟锂空气电池的电化学系统中实验研究了15种TMDCs作为催化剂的性能。

在二维形式中，这些TMDC具有更好的电子性能和更大的反应表面积，在其结构保持稳定的情况下参与电池内的电化学反应。该论文的第一作者是UIC工程学院的研究生。

马吉迪说:“与黄金和铂等传统催化剂相比，这些材料的反应速度要快得多。”

2D TDMCS之所以表现出色，其中一个原因是它们有助于加速锂空气电池中发生的充电和放电反应。

SalehiKhojin说：“这就是所谓的双功能催化剂。”

二维材料也与电解质协同作用，电解质是离子在充放电过程中移动的物质。

“我们使用的二维TDMCS和离子液体电解质作为助电子更快转移的助催化剂系统，从而实现更快的充电速度和更高效的能量存储和放电。”

“这些新材料代表了一种新的途径，可以把电池带到下一个水平，我们只需要找到在更大范围内更有效地生产和调整它们的方法，”Salehi-Khojin说。

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Poya YasaeiZahra Hemmat,Pedram AbbasiShadi FuladiXuan Hu罗伯特•Klie本文作者是伊利诺伊大学芝加哥分校的Fatemeh Khalili Araghi和Baharak Sayahpour以及普渡大学的Robert Warburton和Jeffrey Greeley。

这项研究得到了国家科学基金会DMREF基金1729420的部分支持。