介紹石墨烯鋰離子電池原理及其在鋰離子電池中的應(yīng)用
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-30 21:16
點(diǎn)擊量：次
石墨烯鋰離子電池原理及在鋰離子電池中的應(yīng)用。綠色能源儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)已成為當(dāng)前能源領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。鋰電池作為鋰電池的一個(gè)重要分支，其性能的提高一直是科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。石墨烯具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高比表面積等諸多優(yōu)異性能，對(duì)解決這一問(wèn)題具有一定的理論和工程價(jià)值。
石墨烯鋰離子電池原理
石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面與電極之間快速?gòu)V泛的運(yùn)動(dòng)而開(kāi)發(fā)的新能源電池。石墨烯作為鋰離子電池正極和負(fù)極材料具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)石墨烯具有較大的比表面積(2630m2/g)，可降低電池的極化，從而降低極化造成的能量損失。
(2)石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，即具有良好的電子輸運(yùn)通道和穩(wěn)定性。
(3)石墨烯片層尺度為納米級(jí)，遠(yuǎn)小于固體石墨，使得Li+在石墨烯片層間的擴(kuò)散路徑縮短。片層間距的增大也有利于鋰離子的擴(kuò)散，提高鋰離子電池的動(dòng)力性能。
石墨烯鋰離子電池。JPG
為什么石墨烯?
(1)可直接作為鋰離子電池的負(fù)極，制備柔性鋰離子電池
(2)可用于提高負(fù)極電容
(3)可提高電極電導(dǎo)率并作為電流采集材料
(4)可減少硅基和金屬氧化物負(fù)極材料的體積膨脹效應(yīng)，提高使用壽命
5可以縮短鋰離子電池的充電時(shí)間，提高鋰離子電池的功率密度
石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用
本文分別從正極材料和負(fù)極材料兩個(gè)方面綜述了作為鋰離子電池電板材料載體的石墨烯。綜述了不同電極材料導(dǎo)電性和鋰離子電池電化學(xué)性能的改善，特別是高電流放電性能和倍增器性能的改善。
1. 石墨烯在鋰離子陽(yáng)極中的應(yīng)用
石墨烯直接作為鋰離子電池的負(fù)極
石墨烯/Si(Ge, Sn, Ni)符合作為鋰離子電池負(fù)極的材料
石墨烯/金屬氧化物復(fù)合材料作為鋰離子電池的負(fù)極
石墨烯與金屬硫化物復(fù)合作為鋰離子電池的負(fù)極
2. 石墨烯在鋰離子陽(yáng)極中的應(yīng)用
各種正極材料石墨烯復(fù)合材料的制備方法和工藝
石墨烯與磷酸鐵鋰和磷酸釩鋰的性能
石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用
石墨烯作為一種性能優(yōu)異的活性材料，在鋰離子電池中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。這是時(shí)間問(wèn)題。在鋰離子電池中應(yīng)用石墨烯的關(guān)鍵問(wèn)題是如何降低石墨烯的成本。通過(guò)研究石墨烯和電極材料的過(guò)程，提高復(fù)合材料的均勻性和吸收率，有效調(diào)節(jié)石墨烯的組裝和排列，形成良好的電子和離子輸運(yùn)通道，是石墨烯能否用于鋰離子電池的關(guān)鍵問(wèn)題。
理論未解決的問(wèn)題是石墨烯與電解液、電極材料之間的相互作用。石墨烯具有高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、低電阻率、高強(qiáng)度、高硬度等特點(diǎn)，其雙面開(kāi)口結(jié)構(gòu)易于與其他數(shù)據(jù)結(jié)合，有望極大地改善現(xiàn)有鋰離子電池的功能?；谑╀囯x子電池的諸多研究進(jìn)展，可以發(fā)現(xiàn)石墨烯在改善鋰離子電池功能方面的潛力。
將石墨烯與鋰離子電池的正極數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以增加電極數(shù)據(jù)的比表面積，提高電導(dǎo)率，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)的有用容量。復(fù)合金屬氧化物可以添加的導(dǎo)電率數(shù)據(jù),因?yàn)槭┑慕Y(jié)構(gòu)本身可以避免金屬氧化物的體積膨脹的充電和放電的過(guò)程,然后添加的穩(wěn)定數(shù)據(jù)改善充放電壽命數(shù)據(jù)。
目前，石墨烯本身的質(zhì)量難以達(dá)到無(wú)缺陷和100%單層率，導(dǎo)致石墨烯鋰離子的功能
