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青島能源所黃長(zhǎng)水EEM：具有超高鋰存儲(chǔ)性能的鍺碳二炔材料

碳炔（carbyne）材料因存在大量sp雜化碳原子而具有各種優(yōu)異性能。僅由sp-C 原子組成的3D碳炔材料具有大量膨脹的納米孔和更穩(wěn)定的剛性骨架，其優(yōu)異的空間本征性質(zhì)可能表現(xiàn)出卓越的潛在特性和應(yīng)用，但關(guān)于3D 富炔材料合成的報(bào)道仍然很少。

在此，中科院青島能源所黃長(zhǎng)水研究員等人展示了一種明確定義的3D多孔碳炔材料，名為鍺碳二炔，它由sp雜化碳原子通過(guò)四面體Ge原子橋接而成，形成類金剛石3D多孔結(jié)構(gòu)。

SEM和TEM圖像證實(shí)了多孔形態(tài)，HRTEM和選區(qū)電子衍射直接證明了晶格間距為0.448 nm的結(jié)晶度。

圖1. Ge-CDY應(yīng)用于鋰離子電池的電化學(xué)評(píng)估

實(shí)驗(yàn)表征和DFT計(jì)算表明Ge-CDY由sp-雜化碳原子（二乙炔連接體）和Ge原子組成且具有分層多孔結(jié)構(gòu)，賦予了優(yōu)異的離子轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散電化學(xué)性能，這是實(shí)現(xiàn)高鋰存儲(chǔ)性能的關(guān)鍵因素。

Ge-CDY具有超高的理論和實(shí)測(cè)比容量（2701和2340 mA hg^-1），并實(shí)現(xiàn)了非凡的電化學(xué)性能，如超長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性和優(yōu)異的倍率性能，這表明Ge-CDY是一種很有前途的負(fù)極材料。

圖2. Ge-CDY中的鋰儲(chǔ)存機(jī)制

Germanium-Carbdiyne: 3D Well-Defined sp-Hybridized Carbon Based Material with Superhigh Li Storage Property, Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12269

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