2Dgraphdiyne是下一代储能和转换技术的潜在关键要素

一种名为石墨二炔(GDY)的合成碳基结晶材料可能已成为推动电池技术下一次重大飞跃的关键要素——这是自1990年代初锂超过铅和其他重金属以来从未见过的。

中科院化学所石墨二炔团队成员左自成教授发表了GDY作为储能和转换界面元件的开发和使用现状的综述论文。“由于GDY的固有特性，在广泛的研究领域中发现了一些新的现象和性质，”左和他的合作研究人员在论文中写道。

“GDY在基础科学和应用科学方面取得了实质性突破，形成了创新的科学理念，取得了丰硕的成果。”

该评论论文发表在NanoResearchEnergy上。

在GDY的成就中，作者主要关注二维晶体在能量转换和存储方面的潜力。Zuo解释说，在全球减少碳排放的斗争中，科学界一直在寻找充分利用可再生能源的方法，而更好的能源储存是其中的重要组成部分。大规模储能的显着改进将有助于最大限度地提高太阳能和风能的有效产量。每个小时的输出因天气和一天中的时间而有很大差异。

Graphdiyne是一种无限可扩展的晶格，可以保持电荷并且在放电时提供很小的电阻，使其成为可能的下一代高科技电池的理想电池阳极，这将使大规模可再生能源储备可行并且电动汽车可供大众使用更广阔的市场。

“研究强烈表明，石墨二炔界面在高能量密度电池和水分解的大众市场应用方面具有强大的潜力，这些都是创建可持续社会的重要领域，”左说。“我们坚信，这些材料将在五到十年内为能源存储和转换带来变革性的进步。”

Zuo的团队研究了石墨二炔作为各种电池组成部分(如镁、锂、钠和钾)之间界面的潜力，所有这些都被广泛研究用于未来的储能。多项具有不同储能用途的实验的结果表明，石墨二炔是一种高效的电导体，它允许电流沿着阻力很小的路径通过。

Graphdiyne随着时间的推移也保持稳定，进一步使其成为现实世界未来储能应用的理想研究课题。“稳定性和可控性是石墨二炔界面前所未有的两大优势，它有可能彻底改变实际场景中的界面稳定性和功能，”左说。

由于石墨二炔是在精确控制的实验室环境中生长的晶格，因此可能需要找到更快生产它的方法，以使其适用于商业工业和公共基础设施规模的应用。左说，他和他的同事将继续研究石墨二炔在储能方面的潜力。

“未来，我们将扩大研究规模，构建大型原型设备，展示石墨二炔界面在提高电池能量密度和寿命方面的优势。”