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石墨烯备受关注在锂电领域将如何大展拳脚?

产品时间:2021-10-01 01:08

简要描述:

“绿色”的能量储运体系已沦为当前能源领域的注目热点,锂电作为其中最重要的一个分支,其性能的提高是科研工作者注目的重点。随着研究的大大发展,高性能锂电电极材料层出不穷。实际应用于中,所制取材料性能无法几乎充分发挥是制约其构建低能量密度、低功率密度的关键。 石墨烯的高导电性、低导热性、高比表面积、等诸多优良特性,一定程度上对解决问题该问题具有十分最重要的理论和工程价值。...

详细介绍
本文摘要:“绿色”的能量储运体系已沦为当前能源领域的注目热点,锂电作为其中最重要的一个分支,其性能的提高是科研工作者注目的重点。随着研究的大大发展,高性能锂电电极材料层出不穷。实际应用于中,所制取材料性能无法几乎充分发挥是制约其构建低能量密度、低功率密度的关键。 石墨烯的高导电性、低导热性、高比表面积、等诸多优良特性,一定程度上对解决问题该问题具有十分最重要的理论和工程价值。

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“绿色”的能量储运体系已沦为当前能源领域的注目热点,锂电作为其中最重要的一个分支,其性能的提高是科研工作者注目的重点。随着研究的大大发展,高性能锂电电极材料层出不穷。实际应用于中,所制取材料性能无法几乎充分发挥是制约其构建低能量密度、低功率密度的关键。

石墨烯的高导电性、低导热性、高比表面积、等诸多优良特性,一定程度上对解决问题该问题具有十分最重要的理论和工程价值。石墨烯在用于锂离子电池正负极材料方面具备以下优势:1)石墨烯具备超大的比表面积(2630m2/g),可减少电池极化,从而增加因极化导致的能量损失。2)石墨烯具备优良的导电和导电特性,即不具备较好的电子传输地下通道和稳定性。

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3)石墨烯片层的尺度在微纳米量级,近大于体互为石墨的,这使得Li+在石墨烯片层之间的蔓延路径延长;片层间距的减小也不利于Li+的蔓延传输,不利于锂离子电池功率性能的提升。下文主要总结了石墨烯在锂电正负极电极材料中的应用于及其优势。

1.石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用于石墨烯必要作为锂离子电池负极材料石墨烯必要储锂的优点:1)高比容量:锂离子在石墨烯中具备非化学计量比的映射?脱嵌,比容量平均700~2000mAh/g;2)低充放电速率:多层石墨烯材料的层间距离要显著小于石墨的层间距,更加不利于锂离子的较慢映射和脱嵌。大多研究也指出,石墨烯负极的容量有540mA·h/g左右,但由于其表面大量的含氧基团充放电过程中分解成或与Li+再次发生反应导致电池容量的波动,其倍率性能也受到较小影响。谓之原子的掺入带给的缺失不会转变石墨烯负极材料的表面形貌,进而提高电极-电解液之间的润湿性,延长电极内部电子传递的距离,提升Li+在电极材料中的蔓延传送速度,从而提升电极材料的导电性和热稳定性。例如掺入的N、B原子可使石墨烯的结构再次发生应力(图1),在50mA/g倍率下充放电,容量为1540mAh/g,且掺入N、B后的石墨烯材料可以在较短的时间内展开较慢充放电,在较慢充放电倍率为25A/g下,电池充满著时间为30s。

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图1N、B掺入在石墨烯晶格中的成键结构示意图但石墨烯材料必要作为电池负极依然不存在一些缺点,还包括:1)制取的单层石墨烯片层不易冲刷,比表面积的增加使其失去了部分高储锂空间;2)首次库伦效率较低,一般高于70%。由于大比表面积和非常丰富的官能团,循环过程中电解质不会在石墨烯表面再次发生分解成,构成SEI膜;同时,碳材料表面瓦解的含氧基团与锂离子再次发生不可逆副反应,导致共轭容量的更进一步上升;3)初期容量波动慢;4)电压平台及电压迟缓。

因此,为解决问题不存在的这一系列问题,将石墨烯和其他材料展开填充制作成石墨烯恩填充负极材料沦为现在锂电池研究的热点和锂电负极材料发展的一个方向。


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本文来源:海德体育-www.allyservice.com

 


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