石墨烯作為鋰電池正極材料的優(yōu)勢是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-27 22:57
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石墨烯作為鋰電池正極材料的優(yōu)勢。鋰電池的主要負極材料有錫基材料、鋰基材料、鈦酸鋰、碳納米材料、石墨烯材料等。石墨烯電池的高導電性、高導熱性、高比表面積等諸多優(yōu)良特性，對解決這一問題具有一定的理論和工程價值。下面，我們將介紹石墨烯作為鋰電池正極材料的優(yōu)點。
石墨烯作為鋰電池正極材料的優(yōu)勢
1. 石墨烯具有非常大的比表面積(2630m2/g)，可以降低鋰電池的極化，從而降低極化造成的能量損失。
2. 石墨烯具有優(yōu)異的導電性和熱性能，即具有良好的電子傳遞通道和穩(wěn)定性。
3.石墨烯片的尺度為納米級，比大塊石墨小得多，縮短了Li+在石墨烯片間的擴散路徑;片層間距的增大也有利于鋰離子的擴散和傳輸，提高鋰離子電池的功率性能。
石墨烯因其高導電性和導熱性，在儲能領域備受關注。其復合材料作為鋰電池的正極材料，顯著提高了鋰電池的電化學性能。
石墨烯鋰電池。JPG
石墨烯陰極材料的發(fā)展前景
石墨烯具有獨特的二維結構、優(yōu)異的電子傳輸能力和較大的比表面積，有可能取代石墨成為新一代鋰電池正極材料。石墨烯的鋰存儲機理與其他碳材料相似。充電時，鋰離子從正極逃逸，嵌入碳材料層中形成Li2C6。在放電過程中，鋰離子逸出并返回正極。
因此，與石墨相比，石墨烯作為負極更有利于提高電池的性能。自石墨烯電池的概念提出以來，許多學術研究結果表明，石墨烯鋰電池的可逆容量可達500mAh/g以上，具有良好的倍增器性能。
目前，陰極材料主要有天然石墨和人造石墨。如果采用石墨烯作為鋰正極材料，需要一個獨立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈，價格高，工藝復雜，這使得很多正極材料廠家望而卻步。
在正極復合材料中，石墨烯具有高比表面積和優(yōu)異的電子傳遞能力的二維特殊結構，可以有效提高正極材料的導電性，提高鋰離子的擴散和傳遞能力。與傳統(tǒng)導電添加劑相比，石墨烯導電劑的優(yōu)點是加入量少，電化學性能好。此外，石墨烯涂層陰極材料如磷酸鐵鋰、錳酸鋰等也有報道。
在正極材料方面，純石墨烯材料由于第一循環(huán)庫侖效率低、充放電平臺高、循環(huán)穩(wěn)定性差，無法替代目前商用碳材料直接作為鋰離子電池正極材料。而石墨烯作為一種優(yōu)良的基體材料，在鋰電池復合電極材料中可以發(fā)揮更大的作用。將石墨烯與天然石墨、碳納米管、富勒烯等碳材料結合，利用石墨烯特殊的片狀結構，提高材料的力學性能和電子傳遞能力。同時，摻雜的石墨烯片間距增大，提供了更多的鋰存儲空間。
鋰電池陰極材料的能量密度的主要因素是影響鋰電池的能量密度,石墨烯是一種電池的碳六元環(huán)的形成新的碳材料,有許多優(yōu)良性能,如比表面積大(約2600又- 1),高導熱系數(shù)(約5300 wm - 1 k - 1),高電子電導率(電子遷移率為15000年代cm2v - 1 - 1)和良好的機械性能,被密切關注的鋰電池材料。石墨烯直接用作鋰電池的陰極材料時，具有相當好的電化學性能。
石墨烯電池是近年來研究較多的新材料。它具有良好的導電性能和乘法器性能，在陽極和陰極領域有很大的應用潛力
