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石墨烯負(fù)極材料的發(fā)展前景如何?石墨烯作為鋰電池負(fù)極材料有哪些優(yōu)勢(shì)?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:3009次  |  2019年12月11日  

石墨烯作為鋰電池負(fù)極材料的優(yōu)勢(shì)


1.石墨烯具有超大的比表面積(2630m2/g),可降低鋰電池極化,從而減少因極化造成的能量損失。


2.石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性,即具備良好的電子傳輸通道和穩(wěn)定性。


3.石墨烯片層的尺度在微納米量級(jí),遠(yuǎn)小于體相石墨的,這使得Li+在石墨烯片層之間的擴(kuò)散路徑縮短;片層間距的增大也有利于Li+的擴(kuò)散傳輸,有利于鋰離子電池功率性能的提高。


石墨烯負(fù)極材料的發(fā)展前景


石墨烯由于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的電子傳輸能力以及超大的比表面積等優(yōu)勢(shì)極有潛力替代石墨成為新一代鋰電池負(fù)極材料。石墨烯的儲(chǔ)鋰機(jī)制與其他碳材料相似,充電時(shí)鋰離子從正極脫出經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入碳材料層間形成形成Li2C6,放電時(shí)鋰離子脫出返回正極。


因此較之石墨,以石墨烯為負(fù)極更有利于提高電池性能。從石墨烯電池的概念提出以來(lái),很多學(xué)術(shù)研究成果表明石墨烯鋰電池可逆容量可達(dá)500mAh/g以上,以及具有出色的倍率性能。


目前負(fù)極材料主要以天然石墨和人造石墨為主,這兩種石墨各有優(yōu)劣。如果將石墨烯用作鋰電負(fù)極材料的話,需要獨(dú)立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、昂貴的價(jià)格還有復(fù)雜的工藝,這讓眾多負(fù)極材料廠商望而卻步。


在正極復(fù)合材料中,石墨烯二維高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)及優(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。相比于傳統(tǒng)導(dǎo)電添加劑,石墨烯導(dǎo)電劑的優(yōu)勢(shì)在于能用較少的添加量,達(dá)到更優(yōu)異的電化學(xué)性能。此外,也有石墨烯包覆正極材料如磷酸鐵鋰,錳酸鋰的相關(guān)報(bào)道。


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