interkalationsskivor

Interkalationsskivor är skiktmaterial där mellan skikten finns ledigt utrymme som kan fyllas med joner eller molekyler genom interkalation. Processen innebär att främmande ämnen införs i lagerstrukturer utan att den övergripande gitterstrukturen förlorar sin ordning, vilket ökar avståndet mellan skikten och kan ge nya kemiska och funktionella egenskaper.

Värdar för interkalationen är ofta tvådimensionella eller lagerliknande material, till exempel grafitliknande kolmaterial, leror som montmorillonit och andra lagermineraler, samt vissa metalloxider och sulfider i skiktform. Interkalationen kan ske genom kemisk behandling, elektrolytisk eller solvatiseringsbaserad process där joner (t.ex. Li+, Na+, K+), organiska katjoner eller små molekyler införs mellan skikten.

Egenskaperna hos interkalationsskivor inkluderar ökat interskiktsavstånd (d-spacings), hög specifik yta och förbättrad jontransport i olika elektrolytsystem. Stabilitet och reversibilitet av interkalationen beror på värdmaterialets struktur, storlek och laddning hos interkalanten samt på de omgivande omständigheterna som temperatur och lösningsmedel. En central del av forskningen är att skräddarsy sambandet mellan struktur och funktion för att kontrollera egenskaper som lagringskapacitet, ledningsförmåga och selektivitet.

För tillämpningar används interkalationsskivor inom energilagring, särskilt i litium- och natriumbaserade batterier samt i superkondensatorer, där de kan bidra till ökad kapacitet och snabb jontransport. De används också i miljöteknik för adsorption och separation av joner samt som aktiva eller stödjande strukturer i katalys. Analys av interkalationsskivor sker ofta med X-ray diffraktion för att bestämma d-spacings, samt elektronmikroskopi och ytförekomster.