鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1285次 | 2019年03月04日
石墨烯可大幅提升鋰電池電容量 優(yōu)化電池充放電性能
導(dǎo)讀:石墨烯在鋰電池正極材料改性及導(dǎo)電添加劑方面也有應(yīng)用。石墨烯二維高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)以及其優(yōu)異的電子傳輸能力,能有效改善正極材料的導(dǎo)電性能,提高鋰離子的擴(kuò)散傳輸能力。
石墨烯是近年來研究較多的一種新型材料,具有良好的導(dǎo)電性能和倍率性能,將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料中,可以大幅度提高負(fù)極材料的電容量和大倍率充放電性能。
純石墨烯材料由于首次循環(huán)庫侖效率低、充放電平臺較高以及循環(huán)穩(wěn)定性較差,并不能取代目前商用的碳材料直接作為鋰離子電池負(fù)極材料使用。但石墨烯可以作為一種優(yōu)異的基體材料在鋰電池復(fù)合電極材料中發(fā)揮更大的作用。將石墨烯與天然石墨、碳納米管、富勒烯等碳材料復(fù)合,能利用石墨烯的特殊片層結(jié)構(gòu),改善材料的力學(xué)性能和電子傳輸能力。同時(shí),摻雜后的石墨烯片層間距增大,提供更多的儲鋰空間。
此外,石墨烯還可以用于改性其他非碳基負(fù)極材料。目前研究的鋰離子電池非碳基負(fù)極材料主要有錫基、硅基以及過渡金屬類為主的電極材料,這類材料具有高理論容量,但其缺點(diǎn)是在嵌鋰/脫鋰過程中體積膨脹收縮變化明顯。石墨烯摻雜改性后的復(fù)合材料能改善這兩種材料單獨(dú)使用時(shí)的缺點(diǎn)。
其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面:1.石墨烯片層柔韌,可有效緩沖金屬類電極材料的體積膨脹;.石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能可以增強(qiáng)金屬電極材料的電子傳輸能力;3.石墨烯表面的活化核點(diǎn)能控制在其表面生長的金屬氧化物顆粒保持在納米尺寸,改善材料的倍率性能;4.復(fù)合材料的比容量相對于純石墨烯有較大提高;5.金屬或金屬氧化物的納米顆粒能保護(hù)石墨烯表層,防止電解質(zhì)插入石墨烯片層導(dǎo)致電極材料剝落現(xiàn)象。
此外,石墨烯在鋰電池正極材料改性及導(dǎo)電添加劑方面也有應(yīng)用。石墨烯二維高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)以及其優(yōu)異的電子傳輸能力,能有效改善正極材料的導(dǎo)電性能,提高鋰離子的擴(kuò)散傳輸能力。用石墨烯代替天然石墨、SuperP、乙炔黑等常用的電極材料導(dǎo)電添加劑,都能得到不錯的效果。
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