石墨烯負(fù)極材料在鋰電池中的發(fā)展分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-11 08:08
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石墨烯作為鋰電池負(fù)極材料時(shí)，可有效提高相應(yīng)電池的比容量，增強(qiáng)電極和電解液之間的導(dǎo)電接觸，改善其充/放電倍率性能。同時(shí)，石墨烯“柔韌”的單原子層二維結(jié)構(gòu)也可有效抑制電極材料在充放電過(guò)程中發(fā)生體積變化引起的材料膨脹、粉化等，從而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。
此外，通過(guò)化學(xué)氧化插層—剝離—再還原法合成的化學(xué)還原石墨烯表面含有特定的含氧化學(xué)基團(tuán)，如羧基、羥基和環(huán)氧基等，可為其結(jié)構(gòu)和表面功能改性以及與其他材料的復(fù)合提供豐富的反應(yīng)和鍵合位點(diǎn)，也為三維超結(jié)構(gòu)石墨烯基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和合成提供多種可能的途徑。
由于石墨烯片之間較強(qiáng)的π-π疊合作用，石墨烯可團(tuán)聚形成類(lèi)似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響鋰離子的嵌脫。這也證明純石墨烯并非是一種理想的鋰電池電極材料。
因此，近兩年來(lái)石墨烯基納米復(fù)合材料，如石墨烯/碳納米管、石墨烯/碳60(C60)、石墨烯/無(wú)機(jī)納米粒子等復(fù)合材料被廣泛地應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料研究。通過(guò)納米粒子與石墨烯之間的有效復(fù)合，可有效阻止石墨烯片之間的疊合/團(tuán)聚，有利于鋰離子的嵌脫。
石墨烯負(fù)極材料在鋰電池中的發(fā)展
1.國(guó)際石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀。目前國(guó)際上從事石墨烯產(chǎn)業(yè)研究的國(guó)家包括英國(guó)、美國(guó)、歐盟、韓國(guó)和日本等，各國(guó)發(fā)展?fàn)顩r不同。
英國(guó)：作為石墨烯的“誕生地”，英國(guó)在石墨烯的基礎(chǔ)研發(fā)方面居于全球領(lǐng)先地位，但從事商業(yè)開(kāi)發(fā)的石墨烯企業(yè)較少，因此在石墨烯應(yīng)用方面并非其強(qiáng)項(xiàng)。
美國(guó)：美國(guó)對(duì)石墨烯的研究投入較早，石墨烯產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)程相對(duì)較快，其產(chǎn)業(yè)布局也呈現(xiàn)多元化，產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)比較完整。
歐盟：歐盟的石墨烯研究起步早且系統(tǒng)性強(qiáng)，并將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度，資金支持力度大，基礎(chǔ)研究扎實(shí)。
韓國(guó)：韓國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)學(xué)研結(jié)合緊密，在基礎(chǔ)研究及產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)展較為均衡，整體發(fā)展速度較快。
日本：日本依托其良好的碳材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，是全球最先進(jìn)行石墨烯研究的國(guó)家之一，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合較為緊密，整體發(fā)展較為全面。
