鋰電池最有潛力的新材料之一是什么材料、什么材料是鋰電池最有潛力的新材料之一的呢、
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-25 12:51
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石墨烯材料性能優(yōu)異、應用廣泛，有廣闊的市場空間和持續(xù)的增長潛力。遠期隨著制備成本的下降以及產品應用的開發(fā)，石墨烯材料的滲透率和使用量有望迎來飛速提升。中信證券認為，目前石墨烯業(yè)務在相關上市公司盈利中貢獻還不大，但積極涉足石墨烯產品的公司值得持續(xù)跟蹤關注。
性能優(yōu)異，應用領域廣泛，是最有潛力的新材料之一。石墨烯材料具備優(yōu)異的導電性、出色的機械性能、極高的導熱性、超大比表面積、優(yōu)異的阻隔性能等，在鋰電池導電漿料、涂料涂層、導熱膜、柔性顯示以及傳感器方面都有應用，目前下游各類產品的開發(fā)方興未艾，市場基數小，潛力巨大，中信證券預計到2020年石墨烯的市場規(guī)模將從目前的120億元達到230億元左右。
石墨烯泡沫，是以準二維石墨烯作為基本組件，以無序堆砌為主要建構方式鉸接而成的三維多孔材料，屬于碳海綿的一種典型形式；其孔洞類型主要包含宏觀結構孔和微觀缺陷孔兩種，尺度上可以小到納米級，大至毫米級。由于兼?zhèn)淞耸┡c多孔材料的優(yōu)點，石墨烯泡沫受到了國內外科技界越來越多的關注。但就已有的大量實驗研究來看，該泡沫優(yōu)異性能背后的物理機制尚不清楚，準二維石墨烯重組為三維網絡的應力傳遞特性也缺乏理解，石墨烯泡沫受外載時的介觀動力學演化過程更是無法原位再現。在這樣的背景下，近三年來，一些微納米尺度的理論研究也漸次展開。
由于泡沫材料本身的結構復雜性限制了理論研究手段的施展，已有的計算模型皆由完美的石墨烯堆砌而成，而實際石墨烯泡沫是由含有本征缺陷或孔洞的真實石墨片通過化學或物理鉸鏈固結而成的層級多孔結構，這就造成了理論與實驗的嚴重脫節(jié)。
研究人員借助孔片網絡，不僅對各種工況下的單軸超壓縮與回復行為做了系統(tǒng)的預測，還用相關文獻資料中的力學測試數據做了輔助檢驗；在此基礎上，他們用動態(tài)分析的方式揭示了局部微結構的動力學演化過程，并結合Virial應力云圖從連續(xù)統(tǒng)的角度深入分析了這種擬真實體系的應力傳遞細節(jié)（動畫可從官網直接下載）。另外，研究人員還進一步構建了一種新型的石墨環(huán)泡沫，并與完美石墨烯泡沫和擬真實多孔泡沫進行了系統(tǒng)的比較分析，發(fā)現這種全新的線團結構和完美的泡沫骨架在超彈性性能，特別是回復行為上皆不如擬真實的泡沫體系，這從理論上告訴實驗工作者，無須擔憂石墨烯泡沫中石墨烯的本征孔洞，而應將工作重點放在調控該泡沫的孔片比以及孔的形態(tài)或數目等方面（在材料學上實現“變廢為寶”）。值得指出的是，該研究也發(fā)現了泡沫內部有趣的介觀互鎖現象，并據此對塑性變形和殘余變形從微結構演化機制上做了細致的區(qū)分，豐富了連續(xù)介質力學的內涵；同時，還發(fā)現粗粒鍵平均長度隨外載的變化曲線存在反常的轉變點，該轉變點大約在壓縮應變的70%~80%之間，這從介觀尺度上對超壓縮這一抽象概念做了科學上的定量界定。
