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浅析石墨烯应用于锂电池中的可能性

2019-03-08    来源:    
事物的开展方向尽管路途弯曲迂回,但终归是行进的和上升的。石墨烯的功能与其层数休戚相关,倘若有一天能完成高质量单层石墨烯的量产,或许全部又会不一样。
我国粉体网讯 近年来,跟着新能源轿车和移动通讯设备的开展,运用石墨烯改进、进步动力、储能电池材料的功能,正成为业界重视的焦点。不管是出于炒作的意图仍是科研成果的发布,一时间石墨烯电池新闻“漫山遍野”!
第一款产品是东旭光电于2016年推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。

第二款产品是2016年12月华为推出的业界首个高温长寿命石墨烯助力的锂电池。

第三款产品是东旭光电和贝斯特将石墨烯用在隔阂上做出的“国产石墨烯电池”。
……
尽管“石墨烯电池”的新闻许多,但精确的来讲,现在市面上还没有一款真实意义上的“石墨烯电池”,根本上都是在材料中参加一点石墨烯,以进步锂电池的部分功能的石墨烯基锂离子电池。详细咱们就来分析一下石墨烯在锂电池中究竟能起什么作用。
据了解,石墨烯在电池范畴的运用方式主要有这么几种:1、石墨烯独自用于正/负极材料;2、与其它新式负极材料,比方硅基和锡基材料以及过渡金属化合物构成复合材料;3、作为集流体或集流体涂层,用于进步电池功率特性。
经过以上资料来看,石墨烯在锂电池中的运用还真不少,现在咱们就来分析一下可行性究竟有多大。
1、石墨烯直接作为正/负极材料
研讨标明,纯石墨烯的充放电曲线跟高比表面积硬碳和活性炭材料十分类似,都具有高比表面无序碳材料的根本电化学特征,即初次循环库仑功率极低、充放电渠道过高、电位滞后严峻以及循环稳定性较差的缺陷。
结构上来看,石墨烯的片状结构按捺锂离子的涣散,简单构成电池极化严峻,这也导致了石墨烯的振实和压实密度都十分低,再加上石墨烯本钱极端贵重。归纳来讲,不存在替代传统电极材料直接用作锂离子电池的或许性。
2、石墨烯复合材料电极
石墨烯与硅基和锡基材料以及过渡金属化合物构成复合材料电极。一方面来看,运用石墨烯的纳米空隙能够很好地处理硅和锡材料的胀大碎裂,另一方面,彼此协同作用可有用缓解聚会现象进步额定的储锂空间。
归纳来讲,石墨烯复合材料做电极的确能改进复合材料的电化学功能,但考量材料本钱、生产工艺、量产化或许,石墨烯复合材料电极做不到“鹤立鸡群”,究竟花了大力气做出的材料性价比不高,也就没有完成产业化的必要。
3、石墨烯作为导电剂
其他方面来看,参加到导电剂能进步材料的循环功能和高倍率功能,作用显着高于天然石墨和黑,一起能将电芯内阻减小至最小,有用地处理了阻止锂电池产品快速充电的技能瓶颈,一起大大延长了电池运用寿命,但高倍率功能不抱负,难以广泛运用。
尽管抱负很饱满,但实际总是很骨感,片层结构的石墨烯很难完成均匀涣散,除此之外,石墨烯表面具有丰厚的官能团,添加过多不只会下降电池能量密度,并且会添加电解液吸液量,一起还会添加与电解液的副反应而影响循环性,甚至有或许带来安全性问题。
4、石墨烯运用于正极材料
研讨标明,石墨烯作为辅料添加到正极材料中,可改进倍率和低温功能。可是此类研讨的重复性不高,笔者查阅相关资料,有研讨标明,石墨烯包覆磷酸铁锂只能弱小进步充电功能,作用还不如碳纳米管;而石墨烯包覆三元材料会使材料功能下降,若运用氧化石墨烯功能会稍微改进。归纳来讲,并不是特别抱负。
总结
尽管石墨烯在锂电池中的运用现在并不可观,但今日的石墨烯并不等同于未来的石墨烯,马克思曾在其唯物辩证的哲学思想中提出:“新事物的开展阅历着由小变大,由不完善到完善的进程,人们对新事物的认可也有必定进程,事物的开展方向尽管路途弯曲迂回,但终归是行进的和上升的。”石墨烯的功能与其层数休戚相关,倘若有一天能完成高质量单层石墨烯的量产,或许全部又会不一样。
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