石墨烯在用作鋰離子電池正負(fù)極材料方面有哪些優(yōu)勢(shì)？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-20 17:25
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石墨烯在用作鋰離子電池正負(fù)極材料方面具有以下優(yōu)勢(shì)：
1）石墨烯具有超大的比表面積（2630m2/g），可降低電池極化，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。
石墨烯電池的原理是什么？石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
下文主要總結(jié)了石墨烯在鋰電正負(fù)極電極材料中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。
1.石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
石墨烯直接作為鋰離子電池負(fù)極材料
石墨烯直接儲(chǔ)鋰的優(yōu)點(diǎn)：1）高比容量：鋰離子在石墨烯中具有非化學(xué)計(jì)量比的嵌入?脫嵌，比容量可達(dá)700~2000mAh/g；2）高充放電速率：多層石墨烯材料的層間距離要明顯大于石墨的層間距，更有利于鋰離子的快速嵌入和脫嵌。大多研究也表明，石墨烯負(fù)極的容量有540mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基團(tuán)充放電過(guò)程中分解或與Li+發(fā)生反應(yīng)造成電池容量的衰減，其倍率性能也受到較大影響。
雜原子的摻雜帶來(lái)的缺陷會(huì)改變石墨烯負(fù)極材料的表面形貌，進(jìn)而改善電極-電解液之間的潤(rùn)濕性，縮短電極內(nèi)部電子傳遞的距離，提高Li+在電極材料中的擴(kuò)散傳遞速度，從而提高電極材料的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性。例如摻雜的N、B原子可使石墨烯的結(jié)構(gòu)發(fā)生形變（圖1），在50mA/g倍率下充放電，容量為1540mAh/g，且摻雜N、B后的石墨烯材料可以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速充放電，在快速充放電倍率為25A/g下，電池充滿時(shí)間為30s［2］。
1）石墨烯具有超大的比表面積（2630m2/g），可降低電池極化，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。
石墨烯電池的原理是什么？石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
下文主要總結(jié)了石墨烯在鋰電正負(fù)極電極材料中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。
1.石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
石墨烯直接作為鋰離子電池負(fù)極材料
石墨烯直接儲(chǔ)鋰的優(yōu)點(diǎn)：1）高比容量：鋰離子在石墨烯中具有非化學(xué)計(jì)量比的嵌入?脫嵌，比容量可達(dá)700~2000mAh/g；2）高充放電速率：多層石墨烯材料的層間距離要明顯大于石墨的層間距，更有利于鋰離子的快速嵌入和脫嵌。大多研究也表明，石墨烯負(fù)極的容量有540mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基團(tuán)充放電過(guò)程中分解或與Li+發(fā)生反應(yīng)造成電池容量的衰減，其倍率性能也受到較大影響。
雜原子的摻雜帶來(lái)的缺陷會(huì)改變石墨烯負(fù)極材料的表面形貌，進(jìn)而改善電極-電解液之間的潤(rùn)濕性，縮短電極內(nèi)部電子傳遞的距離，提高Li+在電極材料中的擴(kuò)散傳遞速度，從而提高電極材料的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性。例如摻雜的N、B原子可使石墨烯的結(jié)構(gòu)發(fā)生形變（圖1），在50mA/g倍率下充放電，容量為1540mAh/g，且摻雜N、B后的石墨烯材料可以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速充放電，在快速充放電倍率為25A/g下，電池充滿時(shí)間為30s［2］。
