一小撮盐如何提高电池性能
伦敦皇后大学，剑桥大学和马克斯普朗克固态研究所的研究人员已经发现了如何使用一撮盐来大幅度提高电池性能。
他们发现，将盐加入超分子海绵内部，然后在高温下烘烤，将海绵变成了碳基结构。
令人惊讶的是，盐以特殊方式与海绵发生反应，并将其从均质物质转变为具有纤维，支柱，支柱和网状物的复杂结构。这种三维分层组织的碳结构在实验室中已证明非常难以生长，但对于向电池中的活性部位提供畅通的离子传输至关重要。
在JACS（Journal of the American Chemical Society杂志）上发表的这项研究中，研究人员证明，在锂离子电池中使用这些材料不仅可以使电池快速充电，而且可以达到最高容量之一。
由于其复杂的结构，研究人员称这些结构为“纳米硅藻”，并且认为它们也可用于能量储存和转换，例如用作制氢的电催化剂。
主要作者和项目负责人玛丽女王工程与材料科学学院的Stoyan Smoukov博士说：“这种变态只发生在我们将化合物加热到800摄氏度时，与孵化出生的龙一样出乎意料，而不是出炉的鸡蛋在权力的游戏中，令人非常满意的是，在最初的惊喜之后，我们也发现了如何用化学成分控制转化。“
包括石墨烯和碳纳米管在内的碳是自然界中功能最多的材料族，由于其电导率和化学和热稳定性而用于催化和电子学。
具有多级分层结构的3D碳基纳米结构不仅可以保留有用的物理性质，如良好的电子传导性，还可以具有独特的性质。这些3D碳基材料可以表现出改进的润湿性（促进离子渗透），每单位重量的高强度以及用于流体输送的定向路径。
然而，制造基于碳的多级分层结构非常具有挑战性，特别是通过简单的化学路线，但如果这种材料要大量制造用于工业，则这些结构将是有用的。
研究中使用的超分子海绵也被称为金属有机骨架（MOF）材料。这些MOFs是有吸引力的，分子设计的多孔材料，具有许多有前景的应用，如气体储存和分离。碳化后保持高表面积 - 或在高温下烘烤 - 使它们成为电池的电极材料。但是，到目前为止，碳化MOFs已经保留了初始颗粒的结构，如密集碳泡沫的结构。通过向这些MOF海绵添加盐并将其碳化，研究人员发现了一系列具有多层次等级的碳基材料。
来自剑桥大学的研究合作者R. Vasant Kumar博士评论说：“这项工作将MOF的使用推向一个新的高度，碳材料的结构化战略不仅在能源储存方面，而且在能源方面都很重要转换和传感。“
来自剑桥大学的主要作者王铁生说：“我们可以设计纳米硅藻，并在碳中掺入所需的结构和活性位点，因为我们可以选择数以千计的MOF和盐。”
