介紹石墨烯作為鋰電池負(fù)極資料的優(yōu)勢(shì)
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-23 11:51
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石墨烯作為鋰電池負(fù)極資料的優(yōu)勢(shì)
1.石墨烯具有超大的比表面積(2630m2/g)，可降低鋰電池極化，從而減少因極化構(gòu)成的能量損失。
2.石墨烯具有優(yōu)秀的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，即具有杰出的電子傳輸通道和穩(wěn)定性。
3.石墨烯片層的標(biāo)準(zhǔn)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分散路徑縮短;片層距離的增大也有利于Li+的分散傳輸，有利于鋰離子電池功率功能的進(jìn)步。
石墨烯因其高導(dǎo)電、導(dǎo)熱效應(yīng)等而備受儲(chǔ)能范疇的關(guān)注，其復(fù)合資料用作鋰電池負(fù)極資料是明顯提升了鋰電池的電化學(xué)功能。
石墨烯負(fù)極資料的發(fā)展前景
石墨烯因?yàn)槠涔餐亩S結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的電子傳輸能力以及超大的比表面積等優(yōu)勢(shì)極有潛力替代石墨成為新一代鋰電池負(fù)極資料。石墨烯的儲(chǔ)鋰機(jī)制與其他碳資料類(lèi)似，充電時(shí)鋰離子從正極脫出經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入碳資料層間構(gòu)成構(gòu)成Li2C6，放電時(shí)鋰離子脫出返回正極。
因此較之石墨，以石墨烯為負(fù)極更有利于進(jìn)步電池功能。從石墨烯電池的概念提出以來(lái)，很多學(xué)術(shù)研究成果標(biāo)明石墨烯鋰電池可逆容量可達(dá)500mAh/g以上，以及具有超卓的倍率功能。
現(xiàn)在負(fù)極資料主要以天然石墨和人造石墨為主，這兩種石墨各有優(yōu)劣。假如將石墨烯用作鋰電負(fù)極資料的話，需求獨(dú)立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、昂貴的價(jià)格還有雜亂的工藝，這讓眾多負(fù)極資料廠商望而卻步。
在正極復(fù)合資料中，石墨烯二維高比表面積的特別結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的電子傳輸能力，能有效改進(jìn)正極資料的導(dǎo)電功能，進(jìn)步鋰離子的分散傳輸能力。相比于傳統(tǒng)導(dǎo)電添加劑，石墨烯導(dǎo)電劑的優(yōu)勢(shì)在于能用較少的添加量，達(dá)到更優(yōu)異的電化學(xué)功能。此外，也有石墨烯包覆正極資料如磷酸鐵鋰，錳酸鋰的相關(guān)報(bào)導(dǎo)。
負(fù)極資料方面，純石墨烯資料因?yàn)槭状窝h(huán)庫(kù)侖功率低、充放電平臺(tái)較高以及循環(huán)穩(wěn)定性較差，并不能替代現(xiàn)在商用的碳資料直接作為鋰離子電池負(fù)極資料使用。但石墨烯可以作為一種優(yōu)異的基體資料在鋰電池復(fù)合電極資料中發(fā)揮更大的作用。將石墨烯與天然石墨、碳納米管、富勒烯等碳資料復(fù)合，能利用石墨烯的特別片層結(jié)構(gòu)，改進(jìn)資料的力學(xué)功能和電子傳輸能力。一起，摻雜后的石墨烯片層距離增大，提供更多的儲(chǔ)鋰空間。
鋰電池負(fù)極資料的能量密度是影響鋰電池能量密度的主要因素之一，石墨烯電池是一種由碳六元環(huán)構(gòu)成的新型碳資料,具有很多優(yōu)異的功能，如大比表面(約2600m2g-1)、高導(dǎo)熱系數(shù)(約5300Wm-1K-1)、高電子導(dǎo)電性(電子遷移率為15000cm2V-1s-1)和杰出的機(jī)械功能，被作為鋰電池資料而備受關(guān)注。石墨烯直接作為鋰電池負(fù)極資料時(shí)，具有非常可觀的電化學(xué)功能。
石墨烯電池是近年來(lái)研究較多的一種新型資料，具有杰出的導(dǎo)電功能和倍率功能，在鋰離子電池正極資料和負(fù)極資料范疇極具應(yīng)用潛力。負(fù)極資料作為鋰電池四大組成資料之一，在進(jìn)步電池的容量以及循環(huán)功能方面起到了重要作用。
