據(jù)了解，德國斯圖加特馬普固態(tài)研究所和烏爾姆大學(xué)的科學(xué)家使用SALVE（超顯微鏡），觀察鋰離子在電化學(xué)充放電過程中的表現(xiàn)，證明了在單個(gè)納米電池中雙層石墨烯發(fā)生了可逆鋰電離子吸收的現(xiàn)象。研究成果發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。
研究顯示，鋰離子在二維碳化合物（如原子水平的石墨烯）中的儲(chǔ)存和擴(kuò)散。為此，研究員開發(fā)了一種由雙層石墨烯組成的“微型電池”。石墨烯屬于二維材料，由單個(gè)碳原子層組成。在只有0.3納米薄的細(xì)長電化學(xué)微電池的一端，他們?cè)陧敳渴┘恿巳芙庥袖圎}的電解質(zhì)液滴。為使電解質(zhì)不干擾電子顯微照片，實(shí)驗(yàn)必須精確定位和機(jī)械穩(wěn)定，因此在紫外線下固化的聚合物，使液滴成為凝膠狀固體留在原處。
實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)電壓施加到納米電池時(shí)，鋰離子從電解質(zhì)液滴遷移到石墨烯雙層的間隙中，并在那里積聚；去除電位差時(shí)，累積儲(chǔ)存的鋰又溶解了，并遷移回到電解質(zhì)液滴中。這是首次證明了石墨烯在原子水平上的嵌入。傳統(tǒng)的石墨基電池只有少數(shù)緊密堆積的鋰在兩層碳層之間，而在石墨烯納米電池中鋰層卻是非常密集的。
小結(jié)：此后，二維材料迎來研發(fā)熱潮，由單層原子構(gòu)成的鎢基、錫基、二硫化鉬等過渡金屬化合物不斷被開發(fā)出來，他們具有極為獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)，將成為新一代電子元器件和鋰電池的開發(fā)帶來新的可能。
