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　　石墨烯和粘结剂混合溶液内会形成气泡，石墨烯和粘结剂会在气泡周围成形硬化，气泡破裂后，就会留下带有很多空心球的石墨烯。

　　这种多孔石墨烯结构外形很像破裂的蛋壳，它是围绕气泡制成，产生的锂-空气电池具有迄今最高的储能容量。

　　使用一种新的方法，研究小组制成一种石墨烯薄膜，可用于锂-空气电池，这有朝一日可能会取代传统电池，用于电动汽车。这种多孔石墨烯材料外形酷似珊瑚，可取代传统的平整石墨烯薄片，用于锂-空气电池，这些孔在使用过程中会被微小颗粒堵塞。

　　这种石墨烯结构外形很像破裂的蛋壳，它是围绕气泡制成，产生的锂-空气电池具有迄今最高的储能容量，太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)和普林斯顿大学(Princeton University)的科学家这样说。这种黑色、多孔材料可取代传统的平整石墨烯薄片，用于锂-空气电池，在使用过程中，这些孔会被微小颗粒堵塞。另外一个好处是，研究小组的这种新材料，不依赖铂(platinum)或其他贵金属，这就降低了潜在成本和对环境的影响。

　　“这种自组装的石墨烯薄片分层结构是一种理想的设计，不仅可用于锂-空气电池，也可进行其他许多潜在的能源应用，”肖杰(Jie Xiao)博士说，他是西北太平洋国家实验室材料科学家，领导这项研究。

　　这种锂-空气电池也会带来远程电动汽车，一次充电可行驶300英里。虽然相对而言重量轻，但这种锂空气电池仍然处于不利地位，原因是有限的实际容量和循环寿命差的问题。然而，这项研究说明，如何最大限度地提高电池的容量。

　　“这是个关键，可以进行一些应用，包括电动汽车和能源存储，”刘军博士说，他是这项研究的材料科学家，也是西北太平洋国家实验室转型材料科学项目主任，这一项目资助这项研究。

　　这个小组首先结合粘结剂与石墨烯，石墨烯是一种特殊形式的碳。在溶液中，粘结剂会分散石墨烯，就像肥皂会分散洗碗水中的油脂。这些石墨烯和粘结剂随后再加入水中，进行混合，采用的工艺会在溶液内形成气泡。石墨烯和粘结剂会在气泡周围成形并硬化。气泡最终会破裂，带有很多空心球的石墨烯就会留下来。这种微小的黑色颗粒直径只有3至4微米，比人的头发细十倍。

　　使用建模和显微镜，科学家们分析了石墨烯的结构和性能。他们进行密度泛函理论计算，使用的超级计算机系统属于国家能源研究科学计算中心(National Energy Research Scientific Computing Center)。他们使用电子显微镜研究了这些颗粒，这是在环境分子科学实验室(Environmental Molecular Sciences Laboratory)进行的。

　　研究人员发现，这种黑色多孔结构，每克石墨烯可存储15000毫安时以上，这使它具有更密集的储能容量，胜过其他材料。

　　“现在，许多催化剂都在进行研究，以用于这项技术。在我们的工艺中，我们的选择是不使用贵金属，”张基广博士说，他是西北太平洋国家实验室锂-空气电池研究组组长。“这将大大降低生产成本，提高采用率。”

　　在氧气环境中，这种电池实现了最高水平的储能容量。在周围环境空气中使用时，容量会下降，因为空气中的水分会影响锂电池中的金属。西北太平洋国家实验室的小组正在开发一种薄膜，可以堵塞水分，但仍然能让必要的氧气流动。

　　“我们也希望使这种电池可以充电，”张基广说。“眼下，它还不能。它不是完全可以充电，我们正在研制一种新的电解质和新的催化剂，这样，这种电池就可以多次充电，有望进行电池备份应用，因而需要很高的能量密度。”