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)陽極材料。

鋰離子電池負(fù)極材料石墨烯

石墨烯是近年來研究較多的新材料。室溫下，其電子遷移率超過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)為是未來革命性的材料之一。

鋰離子電池正極材料。PNG

石墨烯作為鋰離子電池正極材料的優(yōu)勢

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，保持納米級尺寸，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;

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)的電池儲存的電量是市場上最好的電池的三倍，為電動汽車供應(yīng)動力，可行駛1000公里，充電時間不到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)庫侖效率低、充放電平臺高、循環(huán)穩(wěn)定性差，純石墨烯材料無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，摻雜的石墨烯片間距增大，供應(yīng)了更多的鋰存儲空間。

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)。