Interkalationsföreningar

Interkalationsföreningar är kemiska föreningar där gästpartiklar, till exempel joner eller små molekyler, införs mellan skikt i ett värdmaterial utan att tydligt bryta värdmaterialets kärnkristallstruktur. Vanliga värdmaterial är skiktlika strukturer som grafit, vissa transition metal oxides och leror som montmorillonit. Införandet sker i så kallade gallerislar där gästen placerar sig mellan skikten och ofta leder till ökat skiktavstånd. Införandet är i allmänhet reversibelt och ger nya egenskaper hos materialet genom interaktioner mellan värd och gäst, såsom förändrad elektrisk ledningsförmåga, redoxreaktioner och ibland färgändringar (elektrochromism).

Struktur och begrepp. I grafitbaserade interkalationsföreningar uppträder ofta staging, där antalet grafitlagers mellan interkalationsgästpartiklarna bestämmer fasen (till exempel stage 1 eller stage 2). Värdmaterialets lagerstruktur tillåter upprepad in- och utglidning av gästen med förändringar i egenskaper utan att helt upplösa värdmaterialet.

Historik och exempel. Interkalationsföreningar hittade tidiga tillämpningar inom grafit och halogen interkalationer och blev centrala i utvecklingen av batteriteknik, särskilt litium- och natriuminterkalation i grafit för energi- och lagringsapplikationer. Flera andra material, såsom titan- och vanadiumbaserade oxider samt vissa leror, används inom katalys, elektrokemisk lagring och elektrochromism.

Användningar. Viktiga tillämpningar finns inom energilagring (batterier och superkondensatorer), elektrokromiska fönster och katalytiska system där interkalation förändrar materialets kemiska och elektriska egenskaper.

---