Des chercheurs de l'AIST, en collaboration avec l'Université d'Osaka, l'Université polytechnique de Tokyo, l'Université de Kyushu et l'Université nationale Tsing Hua, ont développé une technique pour insérer des métaux alcalins dans les couches intermédiaires du graphène, qui est une seule couche d'atomes de carbone disposés dans un réseau hexagonal. . Ils ont réussi à observer directement la disposition atomique des atomes de métaux alcalins insérés, qui est une structure bicouche hexagonale serrée.
L'étude est publiée dans la revue Nature Communications .
La performance des batteries rechargeables est un facteur clé qui influence la distance parcourue par les véhicules électriques et la durée d’utilisation des smartphones. L'amélioration des performances de ces appareils électroniques est possible si les batteries rechargeables peuvent accumuler de plus grandes capacités électriques.
Le graphite, le matériau d'électrode utilisé dans les batteries, est composé de multicouches de graphène, avec des métaux alcalins placés entre les couches pour faciliter la circulation des électrons pendant la charge et la décharge. Atteindre une haute densité de stockage de métaux alcalins entre les couches de graphène pourrait augmenter la capacité électrique.
Au cours des cent dernières années, il a été largement reconnu grâce aux mesures de diffraction des rayons X et des électrons que les couches intermédiaires de graphène ne peuvent accueillir qu'une seule couche de métal alcalin. Chaque couche entièrement remplie d'atomes de métaux alcalins monocouches est considérée comme la limite de charge théorique.
Cependant, aucune étude n'a été publiée observant directement la disposition atomique des métaux alcalins intercouches et vérifiant si les couches de graphène ne peuvent accueillir qu'une seule couche d'atomes de métaux alcalins ou si d'autres techniques peuvent atteindre une densité plus élevée ou plusieurs couches de métaux alcalins. P>
L'équipe de recherche a développé une technique pour insérer des métaux alcalins denses entre les couches de graphène. À l’aide d’un microscope électronique basse tension (60 kV) haute performance, ils ont réussi à observer la structure de la disposition des atomes de métaux alcalins entre les couches de graphène. Les métaux alcalins se trouvent densément emballés dans une structure à deux couches dans le graphène bicouche et dans la couche superficielle de graphite en raison de la capacité d'extension flexible de leur espacement intercouche.
Cela permet d'insérer environ deux fois plus de métaux alcalins. Si le graphène avec deux couches d'insertion de métal alcalin peut être empilé, il devrait servir de matériau d'électrode améliorant la capacité des piles secondaires à ions alcalins.
Plus d'informations : Yung-Chang Lin et al, Intercalation de bicouches de métaux alcalins dans le graphène, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-023-44602-3
Fourni par Advanced Industrial Science and Technology
