世界上最轻固体,可大幅提高锂电放电性能

2019-10-18 08:30

来源： OFweek锂电网

世界上最轻固体,可大幅提高锂电放电性能

咦,这是什么？好像冻住的烟。

这不是烟，而是一种固体，确切的说是世界上最轻的固体——气凝胶。

气凝胶是什么？首先我们来认识下“凝胶”。

一定浓度的高分子溶液或溶胶，在适当条件下，粘度逐渐增大，最后失去流动性，整个体系变成一种外观均匀，并保持一定形态的弹性半固体，这种弹性半固体称为凝胶。

果冻是最早被科学家们认识的一种凝胶，这种凝胶是被水或者其它液体充满后形成的。还有一些凝胶是被气体充满后构成的，这就是“气凝胶”。

1931年，美国科学家Samuel StephensKistler制备出了这种新材料，命名为“aerogel”，气凝胶。“aero”+“gel”十分形象地描绘出了这种新材料的特点，即一种由气体填充的凝胶。

气凝胶相比于普通多孔材料有一个重要的特点：其骨架在纳米尺度。因此，当可见光穿过时散射较小，看上去像“冻住的烟”。

气凝胶密度极低，是世界上最轻的固体。目前，最轻的气凝胶是一种“全碳气凝胶”，密度仅有0.16mg/cm3（去除空气密度），仅为空气密度的1/6。把这种材料放在花朵上，柔软的花蕊几乎没有变形。

世界上最轻固体,可大幅提高锂电放电性能

气凝胶的制备过程分为两步：1.制备湿凝胶；2.将湿凝胶通过特殊手法干燥。湿凝胶最传统的制备方法是溶胶-凝胶法。将含高化学活性组分的化合物分散在溶剂中，经过水解反应生成活性单体，活性单体聚合，形成溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶。此时制作出来的凝胶有点类似于我们平时吃的果冻，紧接着将果冻状凝胶进一步进行干燥处理即可得到气凝胶。由于表面张力的作用，通常状态下，凝胶内液体的挥发会使得凝胶脆弱的骨架坍塌。而通过冷冻干燥技术进行干燥可以很好的解决这一问题。将湿凝胶在低温冷冻，接着置于真空条件下干燥。由于冷冻过程已经使得凝胶内的液体转变为固体，之后在真空环境中以升华的形式脱离凝胶骨架，这样就可以避免了液体挥发造成骨架坍塌的问题，得到我们所期待的气凝胶。

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