石墨烯電池相比鋰離子電池有哪些優(yōu)勢？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-17 15:16
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如今幾乎所有電子設(shè)備都使用鋰離子電池
石墨烯如何輸送能量
同素異形體石墨烯具有零間隙半導(dǎo)體的功能。帶隙的功能有點(diǎn)像金屬，它實(shí)際上比某些金屬更像金屬。帶隙有時(shí)也被稱為“能量隙”，但它代表一個(gè)能量范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)，不可能存在電子態(tài)。所以，由于它與性能有關(guān)，帶隙與導(dǎo)電帶底部和價(jià)帶頂部的電子伏特的能量差有關(guān)。
石墨烯恰好比鋼強(qiáng)200倍，而且只有一個(gè)原子那么薄。它也非常柔軟，比銅更導(dǎo)電。它也有其他的應(yīng)用，如與磁性或耳機(jī)工作。
加泰羅尼亞初創(chuàng)公司Earthdas以一種全新的方式利用了石墨烯的能量，這可能徹底改變未來電池的制造方式。
石墨烯電池：能源存儲的未來
特斯拉充電站通過公路和軌道
未來的計(jì)劃和現(xiàn)在的原型
Earthdas的石墨烯電池可以在五分鐘左右為摩托車和電動自行車充電。也不需要特殊的安裝。這種電池使用的是類似膏狀和石墨烯的電解質(zhì)。這些改進(jìn)了“能量密度容量”，使充電器比基于鋰的選擇提高了12倍。純石墨烯的充放電曲線跟高比表面積硬碳和活性炭材料非常相似，都具有首次循環(huán)庫侖效率極低、充放電平臺過高、電位滯后嚴(yán)重以及循環(huán)穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)，這些問題其實(shí)都是高比表面無序碳材料的基本電化學(xué)特征。
石墨烯的振實(shí)和壓實(shí)密度都非常低，成本極其昂貴，根本不存在取代石墨類材料直接用作鋰離子電池負(fù)極的可能性。既然單獨(dú)使用石墨烯作為負(fù)極不可行，那么石墨烯復(fù)合負(fù)極材料呢?
石墨烯與其它新型負(fù)極材料，比如硅基和錫基材料以及過渡金屬化合物形成復(fù)合材料，是當(dāng)前“納米鋰電”最熱門的研究領(lǐng)域，在過去數(shù)年發(fā)表了上千篇paper。復(fù)合的原理，一方面是利用石墨烯片層柔韌性來緩沖這些高容量電極材料在循環(huán)過程中的體積膨脹，另一方面石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能可以改善材料顆粒間的電接觸降低極化，這些因素都可以改善復(fù)合材料的電化學(xué)性能。
但是，并不是說僅僅只有石墨烯才能達(dá)到改善效果，筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，綜合運(yùn)用常規(guī)的碳材料復(fù)合技術(shù)和工藝，同樣能夠取得類似甚至更好的電化學(xué)性能。比如Si/C復(fù)合負(fù)極材料，相比于普通的干法復(fù)合工藝，復(fù)合石墨烯并沒有明顯改善材料的電化學(xué)性能，反而由于石墨烯的分散性以及相容性問題而增加了工藝的復(fù)雜性而影響到批次穩(wěn)定性。
