石墨烯負極材料在鋰電池中的作用
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-25 06:37
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與傳統(tǒng)鋰電池負極材料相比較，石墨烯作為鋰電池負極材料時，可有效提高相應電池的比容量，增強電極和電解液之間的導電接觸，改善其充/放電倍率性能。同時，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，通過化學氧化插層—剝離—再還原法合成的化學還原石墨烯表面含有特定的含氧化學基團，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合提供豐富的反應和鍵合位點，也為三維超結(jié)構(gòu)石墨烯基復合材料的設計和合成提供多種可能的途徑。
由于石墨烯片之間較強的π-π疊合作用，石墨烯可團聚形成類似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，進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，近兩年來石墨烯基納米復合材料，如石墨烯/碳納米管、石墨烯/碳60(C60)、石墨烯/無機納米粒子等復合材料被廣泛地應用于鋰離子電池負極材料研究。通過納米粒子與石墨烯之間的有效復合，可有效阻止石墨烯片之間的疊合/團聚，有利于鋰離子的嵌脫。
1.國際石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀。目前國際上從事石墨烯產(chǎn)業(yè)研究的國家包括英國、美國、歐盟、韓國和日本等，各國發(fā)展狀況不同。
英國：作為石墨烯的“誕生地”，英國在石墨烯的基礎研發(fā)方面居于全球領先地位，但從事商業(yè)開發(fā)的石墨烯企業(yè)較少，因此在石墨烯應用方面并非其強項。
美國：美國對石墨烯的研究投入較早，石墨烯產(chǎn)業(yè)化和應用進程相對較快，其產(chǎn)業(yè)布局也呈現(xiàn)多元化，產(chǎn)業(yè)鏈相對比較完整。
歐盟：歐盟的石墨烯研究起步早且系統(tǒng)性強，并將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度，資金支持力度大，基礎研究扎實。
韓國：韓國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)學研結(jié)合緊密，在基礎研究及產(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，是全球最先進行石墨烯研究的國家之一，產(chǎn)學研結(jié)合較為緊密，整體發(fā)展較為全面。
