鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:340次 | 2023年11月13日
新型鋰電池負(fù)極材料石墨烯的應(yīng)用前景如何?
新型鋰離子電池正極材料石墨烯的應(yīng)用前景。陰極材料的能量密度是影響鋰離子電池能量密度的重要因素,并在鋰離子電池負(fù)極材料化學(xué)系統(tǒng)中扮演著重要角色的研究更廣泛的鋰離子電池陰極材料金屬基體(Sn基礎(chǔ)材料、硅基材),鈦酸鋰,碳材料(如碳納米管、石墨烯等)陽(yáng)極材料。
鋰離子電池負(fù)極材料石墨烯
石墨烯是近年來(lái)研究較多的新材料。室溫下,其電子遷移率超過(guò)15000cm2/Vs,高于碳納米管或硅晶體。它的電阻率只有10-81%,低于銅或銀的電阻率,是世界上電阻率最低的材料。
它具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)性能,在材料科學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)、藥物傳遞等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。無(wú)論它是薄的、薄的、硬的、熱的還是導(dǎo)電的,它都被認(rèn)為是未來(lái)革命性的材料之一。
鋰離子電池正極材料。PNG
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
石墨烯作為鋰離子電池正極材料的優(yōu)勢(shì)
1.柔性石墨烯片能有效緩沖金屬電極材料的體積膨脹;
2.石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性可增強(qiáng)金屬電極材料的電子傳輸能力;
3.石墨烯表面活化的核心點(diǎn)可以控制表面金屬氧化物顆粒的生長(zhǎng),保持納米級(jí)尺寸,提高材料的倍增器性能;
4.與純石墨烯相比,復(fù)合材料的比容量明顯提高;
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
5.金屬或金屬氧化物納米粒子可以保護(hù)石墨烯表面,防止電解質(zhì)插入石墨烯片導(dǎo)致電極材料剝落。
新型鋰離子電池正極材料石墨烯的應(yīng)用前景
以石墨烯為基礎(chǔ)的電池儲(chǔ)存的電量是市場(chǎng)上最好的電池的三倍,為電動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)動(dòng)力,可行駛1000公里,充電時(shí)間不到8分鐘。性能如此優(yōu)越的石墨烯電池成本并不高。它比一般的鋰離子電池低77%,完全在消費(fèi)者的承受范圍之內(nèi)。
在正極復(fù)合材料中,石墨烯具有高比表面積和優(yōu)異的電子傳遞能力的二維特殊結(jié)構(gòu),可以有效提高正極材料的導(dǎo)電性,提高鋰離子的擴(kuò)散和傳遞能力。與傳統(tǒng)導(dǎo)電添加劑相比,石墨烯導(dǎo)電劑的優(yōu)點(diǎn)是加入量少,電化學(xué)性能好。
由于第一循環(huán)庫(kù)侖效率低、充放電平臺(tái)高、循環(huán)穩(wěn)定性差,純石墨烯材料無(wú)法替代目前商用碳材料直接作為鋰離子電池正極材料。而石墨烯作為一種優(yōu)良的基體材料,在鋰離子電池復(fù)合電極材料中可以發(fā)揮更大的用途。將石墨烯與天然石墨、碳納米管、富勒烯等碳材料結(jié)合,利用石墨烯特殊的片狀結(jié)構(gòu),提高材料的力學(xué)性能和電子傳遞能力。同時(shí),摻雜的石墨烯片間距增大,供應(yīng)了更多的鋰存儲(chǔ)空間。
此外,石墨烯還可用于修飾其他非碳負(fù)極材料。目前,鋰離子電池的非碳基負(fù)極材料重要有錫基、硅基和過(guò)渡金屬基電極材料,它們具有較高的理論容量,但在嵌入鋰/鋰鹽過(guò)程中體積的膨脹和收縮變化較大。單獨(dú)使用石墨烯復(fù)合材料可以改善這兩種材料的缺點(diǎn)。
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