เป็นเวลานานระยะเป็นคอขวด จำกัด การพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าที่เราเรียกว่าหลักสูตรของความวิตกกังวล. ในการปรับปรุงไมล์สะสมบนมือข้างหนึ่งเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ แต่สิ่งที่สำคัญมากกว่าคือการปรับปรุงเฉพาะพลังงานของแบตเตอรี่ในปัจจุบันลิเธียมวัสดุ ternary แบตเตอรี่น้ำหนักไอออนโดยทั่วไป 200Wh / กก. มีบทบาทในฐานะความก้าวหน้าด้านเทคโนโลยีอัตราส่วนที่คาดว่าจะเปิดตัวในปี 2020 ปริมาณของพลังงานมากกว่าพลังงานถึง 300Wh / กิโลกรัมแบตเตอรี่ความจุพลังงานจำเพาะสูง แต่ก็ยังไม่สามารถตอบสนองการพัฒนาในอนาคตของยานพาหนะไฟฟ้า ความต้องการ. ในการพัฒนารุ่นต่อไปของพลังงานแบตเตอรี่เฉพาะพลังงานสูงมีหลายเส้นทางให้เลือกอย่างใดอย่างหนึ่งคือทั้งหมดของรัฐที่มั่นคงแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะซึ่งเป็นที่ยอมรับกันอย่างแพร่หลายและเป็นที่ยอมรับเส้นทางทางเทคนิค 'แบตเตอรี่ 500' สหรัฐอเมริกา แผนถูกออกแบบมาเพื่อให้เกิดการใช้พลังงานที่เฉพาะเจาะจงของเป้าหมาย 500Wh / กก. ผ่านการพัฒนาของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะรองเพื่อให้บรรลุแบตเตอรี่อิเล็กแข็งของญี่ปุ่นเป็นผู้นำระดับโลกด้านเทคโนโลยีการพัฒนาการนำซัลไฟด์ไอออนของอิเล็กโทรไลไฟฟ้าเหลวและยังสามารถเฟส สายอื่น ๆ คือแบตเตอรี่โลหะ - แอร์เช่นแบตเตอรี่ Li-air กระแสหลักและแบตเตอรี่ Na-air ในเฉพาะพลังงานเกิน 2000Wh / กก. สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
เมื่อเร็ว ๆ นี้ Qichen วังกลางภาคใต้มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งชาติและเจือกับ N-graphene วัสดุ NDGs-800 เป็นขั้วไฟฟ้าอากาศตัวเร่งปฏิกิริยา Zn- เซลล์อากาศถูกจัดทำขึ้นโดยใช้ graphene ออกไซด์ GO จำนวนมากของข้อบกพร่องที่เพิ่มขึ้น O 2ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาของขั้วไฟฟ้าของอากาศช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ Zn-air และพลังงานจำเพาะสูงถึง 872.3 Wh / kg และมีโอกาสในการใช้งานที่กว้างมากในด้านการจัดเก็บพลังงานในอนาคต
จุดที่สำคัญที่สุดสำหรับแบตเตอรี่โลหะเป็นอากาศคือการออกแบบของขั้วไฟฟ้าอากาศขั้วไฟฟ้าอากาศต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยา O 2ปฏิกิริยาการลดและออกซิเจนวิวัฒนาการอิเล็กโทรดออกเทนเป็นส่วนใหญ่เป็นโลหะมีค่า (Pt) และออกไซด์ของดินที่หายาก แต่ก็ยากที่จะสร้างสมดุล 2การลดและวิวัฒนาการออกซิเจนของทั้งสองปฏิกิริยาดังนั้นคนให้ความสนใจกับขั้วบวกคาร์บอนการศึกษาแสดงให้เห็นว่าข้อบกพร่องและโครงสร้างที่มีรูพรุนในวัสดุคาร์บอนสามารถ O 2ที่ระบุไว้ในขั้วไฟฟ้าที่ใช้งานและลดออกซิเจนวิวัฒนาการหลายจุดเพื่อให้เป็นเพื่อเพิ่มโลหะ - ประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์อากาศและลดออกไซด์ graphene นี้เกิดขึ้นจะเป็นตัวเลือกที่ดีมากลดออกไซด์ graphene ตัวเองมีจำนวนมากที่มีข้อบกพร่อง Qichen วังและ N-เจือด้วยวิธีการของการแนะนำข้อบกพร่องอื่น ๆ ในกราฟีนและกราฟีนพื้นที่ผิวขนาดใหญ่และโครงสร้างที่มีรูพรุนนอกจากนี้ยังมี O 2ลดและวิวัฒนาการออกซิเจนมีจุดที่ใช้งานขนาดใหญ่จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อากาศ Zn-
N-เจือมะเดื่อ graphene เป็นวิธีการสังเคราะห์แรกปริมาณของ G-C 3N4สารละลายถูกเพิ่มเข้าไปในแผ่นกราฟีนออกไซด์ของการเดินทาง IH sonicated แล้วทางออกที่ผสมได้รับการรักษาที่ hydrothermally 12h 180 ℃, สีดำก่อเจลผสมแล้วแห้ง 48h ลบ H 2O. วัสดุแห้งในเตาหลอมใน N 2ภายใต้การคุ้มครองมีความร้อนถึง 600-900 ℃, 3h ความร้อนที่ได้รับ N-เจือวัสดุ graphene NDGs-x (x หมายถึงอุณหภูมิการประมวลผล)
N-เจือโครงสร้าง graphene ที่แสดงข้างต้นจาก b และ c สามารถมองเห็นได้ในรูป. มีโครงสร้างที่เปิดรูขุมขนและลักษณะทั่วไปของกราฟีน, อะตอมแรงกล้องจุลทรรศน์ (รูปที่จ) แสดงให้เห็นว่าความหนาของกราฟีนเป็น 3nm มันประกอบด้วยประมาณ 9 ชั้นของอะตอมของคาร์บอนในขณะที่วัสดุมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่มาก (443.2 เมตร) 2/ g) อัตราส่วนของ micropores (3.43cm 3/ g) สามารถเป็น O 2ปฏิกิริยาการลดและการเกิดปฏิกิริยาของออกซิเจนมีไซต์ที่ใช้งานอยู่เป็นจำนวนมาก
องค์ประกอบ N โดยการศึกษา XPS ได้แสดงให้เห็นส่วนใหญ่ในสามรูปแบบในออกไซด์ graphene คือ: pyridine N, ไพร์โรล N, N กราไฟท์และ pyridine N + -o- งอาจจะตั้งข้อสังเกตจากมะเดื่อเผาที่ 800 ℃ NDGs- pyridine ไม่มีเนื้อหาสูงสุด 800, 47.9% N และไพริดีนออกไซด์ระดับสูงเช่นการลดข้อบกพร่องใน graphene ไปอย่างรวดเร็วอย่างมีนัยสำคัญส่งเสริมการเร่งปฏิกิริยา O 2ประสิทธิภาพของการลดและปฏิกิริยาการเกิดออกซิเจน
ไซต์ที่มีปฏิกิริยามากขึ้นจะช่วยให้ NDGs N-doped Graphene เพื่อให้ได้สมรรถนะที่ดีขึ้นจากการสแกนแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นของรูปที่ด้านล่างจะสามารถเห็นได้ว่าวัสดุ NDGs-800 (เส้นโค้งสีแดง) แสดงตัวเร่งปฏิกิริยา O 2กิจกรรมลดแรงดันปฏิกิริยาเริ่มต้นคือ 0.95 โวลต์แรงดันครึ่งคลื่นยังถึง 0.85V และความหนาแน่นของกระแสปฏิกิริยาที่ 0V ถึง 5.6mA / cm 2จากภาพประกอบ b ด้านล่างเราจะสังเกตเห็นความหนาแน่นของการตอบสนองของ NDGs-800 ที่ 0.8V (13.91mA / cm) 2) สูงกว่าความหนาแน่นของปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาคอมโพสิต Pt / C (13.32 mA / cm) 2) สูงกว่า NDGs-900 (6.03mA / cm 2), NDGs-600 (55.55mA / cm.) 2) และ NDSs-700 (2.80mA / cm 2) ทำให้ NDGs-800 เป็นตัวเร่งปฏิกริยาที่เป็นโลหะที่ดีที่สุด
แม้ว่า NDGs-800 จะเร่งปฏิกิริยา O 2กิจกรรมของปฏิกิริยาการลดลงนั้นสูงมาก แต่เรายังต้องตรวจสอบกิจกรรมของปฏิกิริยาการเกิดออกซิเจน NDGs-800 จากภาพด้านล่างเราจะเห็นว่าวัสดุ NDGs-800 อยู่ที่ 10mA / cm 2ที่ความหนาแน่นกระแสที่มีศักยภาพของปฏิกิริยาการเกิดออกซิเจนต่ำกว่าของ RuO 2/ C มีความสูง 375mV แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของออกซิเจนของวัสดุ NDGs-800 ต่ำกว่าของ RuO 2/ C เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งเป็นที่ที่วัสดุ NDGs-800 ต้องการการปรับปรุงในการศึกษาต่อ ๆ ไป
Qichen Wang ใช้วัสดุ NDGs-800 ร่วมกันสำหรับแบตเตอรี่ Zn-air (โครงสร้างดังแสดงในรูปด้านล่าง) แบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้าที่เปิดอยู่ที่ 1.45V และมีความหนาแน่น 115.2mW / cm 2ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pt / C (1.43V, 110.3mW / cm) 2) กำลังการผลิตเฉพาะของ Znode Znode โดยใช้วัสดุ NDGs-800 ถึง 750.8mAh / g (ความหนาแน่นกระแส 10mA / cm 2), พลังงานที่เฉพาะเจาะจงของแบตเตอรี่ถึง 872.3Wh / kg นอกจากนี้แบตเตอรี่ยังแสดงให้เห็นประสิทธิภาพของวงจรที่ยอดเยี่ยมมากที่ 10mA / cm 2ที่ความหนาแน่นของกระแส 234 รอบ (20 นาทีต่อรอบ) เซลล์เกือบจะไม่มีการหลุดออกซึ่งดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pt / C + Ir / C มาก
วัสดุชนิด graphene NGDs-800 ที่พัฒนาโดย Qichen Wang ใช้สารบกพร่อง graphene oxide GO จำนวนมากและแนะนำข้อบกพร่องมากกว่า N doping 2ปฏิกิริยาการลดลงและการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนทำให้เกิดพื้นที่ที่มีการใช้งานอยู่เป็นจำนวนมากช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในตัวเร่งปฏิกิริยา O 2ในแง่ของการลดประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาจะสูงกว่าของ Pt / C electrode และยังมีเสถียรภาพที่ยอดเยี่ยมในรอบการจ่ายประจุไฟฟ้าและมีโอกาสในการใช้งานที่กว้างอย่างไรก็ตามกิจกรรมของปฏิกิริยาการเกิดออกซิเจนของ NDGs-800 ยังคงไม่ดีเท่าของ RuO 2/ C ตัวเร่งปฏิกิริยานี่คือที่ต้องการปรับปรุงการติดตามผล
