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石墨烯在鋰離子電池負極材料中的應用

作者:轉載   文章來源:上海草莓app无限观影手机下载機電科技有限公司   時間:2018-08-16

  鋰離子電池,是一種可二次使用的充電電池;使用的是非水液態有機電解質。鋰電池是以金屬鋰為負極。這是鋰離子電池和鋰電池的區別。

  鋰離子電池目前已產業化的負極材料主要是石墨,但其比容量較低,理論容量僅為372mAh/g,且首次循環效率比較低。此外,一些高容量材料的不可逆容量大,無法滿足高能效電池的需要。因此,高可逆容量和高穩定性能的鋰離子電池材料急需開發。

  石墨烯在鋰離子電池負極材料中的應用

1)石墨烯不能直接用作鋰離子電池負極材料

  石墨烯具有較大的比表麵積和蜂窩狀空穴結構,因而具有較高的儲鋰能力。材料本身具有良好的化學穩定性、高電子遷移率以及優異的力學性能,使其作為電極材料具有突出優勢。但純石墨烯材料由於首次庫侖效率低、充放電平台較高以及循環穩定性較差等缺陷並不能取代目前商用的碳材料直接用作鋰離子電池負極材料。

2)矽-石墨烯基複合材料在鋰離子電池負極材料中的應用

  石墨烯是對矽負極進行改性的重要骨架材料。它能夠提供自由空間來緩衝充放電過程中的體積效應,保證脫嵌鋰過程中材料結構的完整性;同時,石墨烯片層間能形成穩定的導電網絡,從而提高電極的儲鋰性能。

3)石墨烯-金屬氧化物複合材料在鋰離子電池負極材料中的應用

  由於金屬氧化物都具有較高的儲鋰容量,使得電極材料的能量密度得到了提高。同時,將金屬氧化物顆粒引入石墨烯片層間,阻止了片層的聚集,確保了離子傳輸通道的暢通。

4)金屬硫化物-石墨烯複合材料在鋰離子電池負極材料中的應用

  金屬硫化物具有優異的電化學特性,尤其在作為鋰離子電池負極材料時,具有特有的容量和穩定性,但在脫嵌鋰過程中體積變化較大,引起容量的快速衰減,目前有效的緩解辦法是將金屬硫化物與石墨烯基體複合。石墨烯因其高的機械強度、導電性及大的比表麵積和孔隙率而被認為是最理想的基體材料。


  

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