锂离子电池（LIBS）的性能已通过使用氢处理石墨烯纳米泡沫电极得到了改善。氢处理的结果是在缺陷石墨烯上形成孔洞，产生更多孔的电极。

LIBS是一种可再充电类型的电池。当LIBS被充电时锂离子从正极移动到负极，放电期间正好相反。

对能源存储的需求与日俱增，并且这引发了对更高性能电池的需要。锂离子电池的性能取决于几个特性，包括电压、能量密度和容量。

电极材料和锂离子之间的结合决定了这些特性。锂离子与电极之间结合的强度可受电极形状、化学性质和结构的微小变化的影响。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的一个团队发现，使用氢处理石墨烯纳米泡沫电极的LIBS表现出更快的传输和更高的容量。

LIBS正越来越受欢迎，并且它们已被广泛应用于航空航天和电动汽车。在以前铅酸电池被用于多功能车和高尔夫球车。现在这些正在被LIBS取代，因为它们在提供相同电压的同时比铅板轻得多，并且它们不需要酸性电解液。

经济地大批量生产石墨烯的能力将决定这种新方法是否可商业规模的用于能量存储设备生产，如超级电容器和锂离子电池。

当化学合成石墨烯时，过量的氢原子被留下。一直以来氢对石墨烯衍生物电化学性能的影响是不可能确定的。

作为研究一部分的计算和实验表明，当富含缺陷的石墨烯在低温下经过氢处理时，石墨烯的额定容量会增加。

在进行氢处理期间，氢原子和石墨烯缺陷之间发生一个交互作用。这导致小间隙的形成，这使锂能够更迅速的渗入电极。

增强的锂在边缘附近结合，这里氢结合可能性更大。就可逆性方面来说，这提供了额外的容量。

Jianchao Ye – LLNL说：“我们看到的电极性能提升是一个突破，具有真正的社会应用。”

随后该研究小组研究了氢和氢化缺陷对石墨烯储锂能力的作用。研究人员在不同的热条件下将材料暴露到氢中。他们用电化学观察到三维石墨烯纳米泡沫（GNF）电极工作的方式。

这些3D GNF电极大多是由缺陷的石墨烯制成，它们可广泛应用于多个领域，包括LIBS、超级电容器、催化、能量吸附剂、绝缘体、过滤器或作为氢存储系统和电容式海水淡化机。

石墨烯三维泡沫具有无粘合剂的性质，使它非常适合机理研究，因为不会发生由添加剂导致的并发症。

Brandon Wood – LLNL说“我们发现氢处理后石墨烯纳米泡沫电极的额定容量有一个显着的改善。通过结合详细的模拟实验结果，我们能够发现这个提高是由于缺陷和离解氢之间微妙的相互作用。这导致石墨烯化学和形态的一些微小改变，并证明这对性能有令人惊讶的巨大影响。”

该研究显示，控制氢处理将有助于优化其它基于石墨烯的材料的锂运输和可逆存储。

该研究论文已发表在自然科学报告杂志上。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶     校正：摩天轮