石墨烯在鋰電池負(fù)極材料的應(yīng)用
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-19 07:45
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隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域可能會(huì)是移動(dòng)設(shè)備、航空航天、新能源鋰電池領(lǐng)域。
純石墨烯材料由于低、首次循環(huán)庫(kù)侖效率充放電平臺(tái)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(chǔ)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。目前研究的鋰電池非碳基負(fù)極材料主要有錫基、硅基以及過(guò)渡金屬類(lèi)為主的電極材料，這類(lèi)材料具有高理論容量，但其缺點(diǎn)是在嵌鋰/脫鋰過(guò)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)。
●應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
1.石墨烯片層柔韌，可有效緩沖金屬類(lèi)電極材料的體積膨脹；
2.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(zhǎng)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(duì)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。
石墨烯在鋰電池電極材料展現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)是該領(lǐng)域較為關(guān)注的一個(gè)方面，為使電極材料性能發(fā)揮其本身具有的高容量潛力該方法將是較為可行的方法。在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)單層或幾層石墨烯材料后，石墨烯將在鋰電領(lǐng)域大展拳腳。
