石墨烯在鋰電池負(fù)極材料中的應(yīng)用分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-11 12:33
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石墨烯在鋰電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
石墨烯作為鋰電池負(fù)極材料，當(dāng)采用50mA/g的電流密度充放電時(shí)，該石墨烯電極材料的比容量為540mAh/g；再經(jīng)20次循環(huán)后，容量發(fā)生一定程度的衰減。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，無(wú)論是輕薄、硬度、導(dǎo)熱、導(dǎo)電，都是所有材料之最，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。
研究發(fā)現(xiàn)，這可能與材料中石墨烯片層的排列方式未得到優(yōu)化有關(guān)。以石墨烯紙作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，循環(huán)性能就不太理想，首次循環(huán)之后，比容量就下降到100mAh/g以下(充放電電流密度50mA/g)。文獻(xiàn)等采用熱膨脹氧化石墨法制備的石墨烯，將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料中。當(dāng)采用1mA/g的電流密度充放電時(shí)，其比容量可達(dá)554mAh/g。
更為驚喜的是，發(fā)現(xiàn)如果在其中摻入C60和碳納米管后，其比容量可高達(dá)784mAh/g。研究證明，石墨烯材料雖具有非常高的鋰離子擴(kuò)散速率，作為鋰電池負(fù)極材料時(shí)，首次可逆比容量較高，但經(jīng)過(guò)幾次循環(huán)后，容量衰減嚴(yán)重，并且充放電曲線滯后嚴(yán)重，因此很難單獨(dú)作為電極材料使用。而石墨烯獨(dú)特的柔性結(jié)構(gòu)若與高容量金屬或氧化物粒子復(fù)合用作負(fù)極材料則具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
