简析石墨烯在锂电池电极材料中的应用及展望

时间:2022-10-18 14:36 作者:竞技宝JJB官网在线
本文摘要:石墨烯是近年来研究较多的一种新型材料,具备较好的导电性能和倍率性能,将其应用于锂离子电池负极材料中,可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能。 显石墨烯材料由于首次循环库仑效率较低、充放电平台较高以及循环稳定性较好,并无法代替目前商用的碳材料必要作为锂离子电池负极材料用于。但石墨烯可以作为一种出色的基体材料在锂电池填充电极材料中充分发挥更大的起到。 将石墨烯与天然石墨、碳纳米管、富勒烯等碳材料填充,能利用石墨烯的类似片层结构,提高材料的力学性能和电子传输能力。

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石墨烯是近年来研究较多的一种新型材料,具备较好的导电性能和倍率性能,将其应用于锂离子电池负极材料中,可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能。  显石墨烯材料由于首次循环库仑效率较低、充放电平台较高以及循环稳定性较好,并无法代替目前商用的碳材料必要作为锂离子电池负极材料用于。但石墨烯可以作为一种出色的基体材料在锂电池填充电极材料中充分发挥更大的起到。

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将石墨烯与天然石墨、碳纳米管、富勒烯等碳材料填充,能利用石墨烯的类似片层结构,提高材料的力学性能和电子传输能力。同时,掺入后的石墨烯片层间距减小,获取更好的贮锂空间。  此外,石墨烯还可以用作改性其他非碳基负极材料。目前研究的锂离子电池非碳基负极材料主要有锡基、硅基以及过渡性金属类居多的电极材料,这类材料具备低理论容量,但其缺点是在金字锂/干锂过程中体积收缩膨胀变化显著。

石墨烯掺入改性后的复合材料能提高这两种材料分开用于时的缺点。  其优势主要反映在以下几方面:  1.石墨烯片层柔软,可有效地缓冲器金属类电极材料的体积收缩;  2.石墨烯出色的导电性能可以强化金属电极材料的电子传输能力;  3.石墨烯表面的活化核点能掌控在其表面生长的金属氧化物颗粒维持在纳米尺寸,提高材料的倍率性能;  4.复合材料的比容量相对于显石墨烯有较小提升;  5.金属或金属氧化物的纳米颗粒能维护石墨烯表层,避免电解质放入石墨烯片层造成电极材料破损现象。

  此外,石墨烯在锂电池负极材料改性及导电添加剂方面也有应用于。石墨烯二维高比表面积的类似结构以及其出色的电子传输能力,能有效地提高负极材料的导电性能,提升锂离子的蔓延传输能力。用石墨烯替换天然石墨、SuperP、乙炔白等常用的电极材料导电添加剂,都能获得不俗的效果。


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