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石墨烯可有效提高锂电池的能量密度

发布时间:2021-04-08 来源:http://www.jshangbao.com

对于石墨烯这种材料大家应该都不陌生吧!石墨烯是一种专门融入电池中的材料,石墨烯因为具有良好的导电性、较大的比表面积以及优越的机械性能被众多领域青睐!就好比现在市面上非常火爆的锂电池产品,锂电池是现在汽车、电动车、笔记本等等电子产品中至关重要的部件,正是因为有了锂电池,它们才可以有效正常的运行!所以现在石墨烯也被用于锂电池中,那么大家知道石墨烯在锂电池种扮演着什么样的角色呢?下面就来为大家介绍一下。

锂电池

1.石墨烯负极材料

石墨烯由于其独特的二维结构、优异的电子传输能力以及超大的比表面积等优势极有潜力替代石墨成为新一代锂离子电池负极材料。石墨烯的储锂机制与其他碳质相似,充电时锂离子从正极脱出经过电解质嵌入碳材料层间形成形成Li2C6,放电时锂离子脱出返回正极。由于石墨烯的特殊二维结构,当其片层间距大于0.7nm时,石墨烯的两面都可以存储锂离子,同时由于石墨烯有褶皱存在也可以进行存锂,所以理论上其容量可能是石墨的两倍,高于744mAh/g。

另外,石墨烯多为微纳米尺寸,远小于体相石墨,使得 Li离子的扩散路径变短,石墨烯的层间距通常也远远大于石墨,也为锂离子的传输提供了更多的通道。因此较之石墨,以石墨烯为负极更有利于提高电池性能。从石墨烯电池的概念提出以来,很多学术研究成果表明石墨烯锂电池可逆容量可达500mAh/g以上,以及具有出色的倍率性能。实验室条件下制备的锂电负极多采用CVD法、水合肼还原、真空抽滤和冷冻干燥法等等制备石墨烯,或为片状或为空心球状,各不相同。

2.石墨烯作为导电剂

导电剂的首要作用是提高电子电导率,由于电解液是离子导电的,而电子是无法传导的,故导电剂是促进电子快速穿过活物质到达集流体。另外,导电剂也可以提高极片加工性,促进电解液对极片的浸润,降低电阻率,从而提高锂电池的使用寿命。

目前常用的导电剂有SP、乙炔黑等,传统炭黑为球状,将其与活物质混合时更易相互混合均匀,但是其接触形式为点点接触,限制了导电作用的发挥,增加了导电剂添加量。而是石墨烯是片状结构,与活性物质的接触为点-面接触,可以大化的发挥导电剂等作用,减少导电剂的用量,从而可以多使用活性物质,提升锂电池容量。但是石墨烯的片状也是它的弊端所在,片状的石墨烯在溶剂中更难分散,更易团聚在一起,反倒需要增加石墨烯的用量。同时,其片状结构不利于锂离子的扩散,造成电芯内阻增大,电池失效加快。

以上就是小编为大家介绍的石墨烯在锂电池中起到的作用,现在大家应该都清楚了为什么锂电池中会有石墨烯成分了吧!石墨烯的导电性能非常高,这样一来便能提高锂电池的倍率性能,而且可以降低导电剂用量,提高锂电池的能量密度,这样对锂电池来说带来的帮助是非常大的!

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