Por um longo tempo, quilometragem é o entrave desenvolvimento de veículos eléctricos, que chamamos o curso de ansiedade. Para melhorar a quilometragem por um lado aumentar a capacidade da bateria, mas o mais importante é melhorar a energia específica da bateria, o material ternário lítio atual bateria peso de iões é geralmente 200Wh / kg de papel como a tecnologia avança, a relação deverá lançar em 2020, a quantidade de energia do que a energia atinge 300Wh / kg de bateria de alta capacidade de energia específica, mas que ainda não pode satisfazer o desenvolvimento futuro de veículos eléctricos A demanda. No que diz respeito ao desenvolvimento da próxima geração de baterias de alta potência específica, existem atualmente várias rotas para escolher: uma é a bateria de metal de lítio totalmente sólido, que atualmente é amplamente aceita e reconhecida como a rota tecnológica para a Battery 500 dos Estados Unidos. plano está projetado para alcançar a energia específica de metas 500Wh / kg através do desenvolvimento de tecnologia de baterias de lítio metal secundário para conseguir uma bateria, eletrólito sólido do Japão é líder global em tecnologia, o desenvolvimento da condutividade sulfeto de íons do eletrólito eletrólito líquido e pode até mesmo fase A outra linha é a bateria de ar-metal, como as atuais baterias convencionais Li-air e Na-air. Na energia específica superior a 2000Wh / kg, muito mais elevada do que a bateria de iões de lítio.
Recentemente, Qichen Wang University Central Sul, National University of Technology e dopado com um N-grafeno materiais NDGs-800 como a célula de ar Zn catalisador eléctrodo de ar foi preparado usando óxido de grafeno GO grande número de defeitos aumentou ó 2A eficiência catalítica do eletrodo de ar melhora muito o desempenho da bateria Zn-air, e a energia específica chega a 872,3 Wh / kg, e tem uma perspectiva de aplicação muito ampla no campo de armazenamento de energia no futuro.
O ponto mais crítico para as baterias de metal-ar é o projeto do eletrodo de ar.O eletrodo de ar deve ter o catalisador O 2Redução e reação de evolução de oxigênio Os eletrodos de oxigênio comuns são principalmente metais nobres (Pt) e óxidos de terras raras, mas são difíceis de equilibrar. 2A redução e a evolução de oxigênio das duas reações Então, as pessoas prestam atenção ao eletrodo de carbono, o estudo mostra que os defeitos e estrutura porosa no material de carbono podem ser O 2Fornecida no eléctrodo e reduzindo os activos evolução de oxigénio diversos pontos, de modo a aumentar o metal - o desempenho da célula de ar e reduzindo o óxido de grafeno, este passa a ser uma opção muito boa redox si grafeno tem uma grande quantidade de defeitos, Qichen Wang e um N-dopado por meio da introdução de mais defeitos na grafeno, e grafeno enorme área superficial e estrutura porosa estão também ó 2Redução e evolução de oxigénio oferece um grande ponto activo, melhorando assim significativamente o desempenho da bateria ar Zn.
N-dopado FIG grafeno como um método de síntese, em primeiro lugar, uma quantidade de g-C 3N4solução aquosa foi adicionada à folha de óxido de grafeno de GO, IH sonicada, e, em seguida, a solução misturada foi tratada hidrotermicamente a 180 ℃ 12h, a formação do negro de gel misturada, e depois liofilizou-se 48 h, remover H 2O. O material seco em um forno de tubo, em N 2Sob a proteção de aquecimento a 600-900 ° C, tratamento térmico 3h, material de grafeno dopado com N NDGs-x (x representa a temperatura de processamento).
N-dopado estrutura grafeno como mostrado acima, a partir de b e c pode ser visto na FIG. Tendo uma estrutura de poros abertos e as características típicas de grafeno, um atómica microscópio de força (Figura E) mostra que a espessura de grafeno é 3nm, que consiste de cerca de 9 Camadas de átomos de carbono, enquanto o material tem uma área superficial específica muito grande (443.2m 2/ g) Relação volumétrica de microporos (3,43cm 3/ g), pode ser O 2As reações de redução e evolução de oxigênio proporcionam um grande número de sítios ativos.
Estudos de XPS mostraram que os elementos N existem principalmente em óxido de grafeno em três formas: N, pirrole N, grafite N e piridina N + -O-. NDGs sinterizados a 800 ° C podem ser observados a partir da seguinte figura d. O teor de piridina N do material 800 é o mais alto, atingindo 47,9%, sendo que o alto teor de piridina N e do redeno grafeno GO, na presença de uma ampla gama de defeitos, promoveu significativamente o 2A eficiência das reações de redução e evolução de oxigênio.
Locais mais reativos ajudam NDGs de grafeno dopados com N a obter melhor reatividade A partir da varredura de tensão linear da Figura a abaixo, pode-se observar que o material NDGs-800 (curva vermelha) mostra um alto potencial catalítico. 2Atividade redutora, a tensão inicial de reação é de 0,95V, a tensão de meia onda também atinge 0,85V, e a densidade de corrente de reação a 0V atinge 5,6mA / cm 2A partir da figura b abaixo podemos notar a densidade de resposta da corrente de NDGs-800 a 0,8V (13,91mA / cm 2) Ainda maior que a densidade de corrente de reação do catalisador composto Pt / C (13,32 mA / cm 2) é muito maior que NDGs-900 (6.03mA / cm 2), NDGs-600 (55,55mA / cm 2) e NDSs-700 (2,80mA / cm 2) Isso torna o material NDGs-800 o melhor catalisador de reação não-metálica.
Embora o NDGs-800 catalise O 2A atividade da reação de redução é muito alta, mas ainda precisamos investigar a atividade da reação de evolução do oxigênio catalítico do NDGs-800. A partir da figura abaixo podemos ver que o material do NDGs-800 está em 10mA / cm 2Na densidade de corrente, o excesso de potencial da reação de evolução de oxigênio é menor que o de RuO. 2O catalisador / C tem 375mV de altura, indicando que a eficiência catalítica da evolução de oxigênio dos materiais NDGs-800 é inferior à do RuO. 2/ C catalisador, é aqui que o material NDGs-800 precisa ser melhorado nos estudos subsequentes.
Qichen Wang usou uma combinação de material NDGs-800 para uma bateria de Zn-ar (a estrutura é mostrada na figura abaixo) A bateria tem uma tensão de circuito aberto de 1.45V e uma densidade de potência de 115.2mW / cm. 2, melhor que o catalisador Pt / C (1,43V, 110,3mW / cm 2), A capacidade específica do ânodo Zn usando material NDGs-800 atinge 750,8 mAh / g (densidade de corrente 10mA / cm 2), A energia específica da bateria atingiu 872.3Wh / Kg. A bateria também mostrou excelente desempenho de ciclo a 10mA / cm. 2A uma densidade de corrente de 234 ciclos (20 min por ciclo), a célula quase não cai, o que é muito melhor do que o de um catalisador Pt / C + Ir / C.
O material de grafeno N-doped NGDs-800 material desenvolvido por Qichen Wang faz pleno uso de um grande número de defeitos no óxido de grafeno GO e introduz mais defeitos através da dopagem de N. 2As reações de redução e evolução de oxigênio proporcionam um grande número de sítios ativos, melhorando consideravelmente a eficiência catalítica, especialmente no catalisador O 2A redução é em causa, a eficiência catalítica mais elevada do que até mesmo eléctrodo de Pt / C, e ciclo de carga e descarga também mostrou uma excelente estabilidade, têm amplas perspectivas de aplicação, mas a actividade catalítica NDGs-800 ainda é inferior à evolução da reacção oxigénio RuO 2/ C catalisador, é aqui que o acompanhamento precisa ser melhorado.
