湯淺蓄電池NP120-12 12V120AH產(chǎn)品價(jià)格
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①石墨烯直接作為負(fù)極材料
石墨烯具有良好的導(dǎo)電性能,但其二維微觀結(jié)構(gòu)的易相互堆疊導(dǎo)致對(duì)石墨烯獨(dú)立電極材料的研究并不理想。主要表現(xiàn)為電池的倍率性能差、循環(huán)效率低等方面。Honma等制得的石墨烯可逆比容量在首次循環(huán)(50mA/g電流密度)中可以達(dá)到540mAh/g,但在多次循環(huán)后可逆比容量下降較快;而利用熱膨脹法獲得石墨烯在100mA/g電流密度首次循環(huán)時(shí)可以達(dá)到較高可逆比容量(1264mAh/g),且在40次循環(huán)后仍可保持較高的可逆比容量。
②石墨烯復(fù)合負(fù)極材料
目前石墨烯負(fù)極復(fù)合材料主要有:過渡金屬氧化物/石墨烯復(fù)合材料和石墨烯改性硅基材料等。這一類復(fù)合材料的研究方向是利用石墨烯材料的導(dǎo)電性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輔助納米材料,改善其鋰離子傳輸速率,從而提高鋰離子電池的倍率性能,彌補(bǔ)原材料的缺陷和不足。
Si元素可用于鋰離子電池形成充電比容量極高的Li4.4Si,其放電電壓穩(wěn)定、自然儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)使其擁有極大的發(fā)展前景;但其在充放電過程中的體積變化嚴(yán)重,導(dǎo)致電池的循環(huán)效率較低。若用納米碳材料對(duì)Li4.4Si材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌?則可減緩這種體積效應(yīng)帶來的影響。Yushin等利用CVD法將Si膜形成在石墨烯材料的表面,并用丙烯在高溫條件下進(jìn)行了碳包覆以增強(qiáng)其導(dǎo)電性,制得了一種Si/(G+C)復(fù)合材料,有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰-硅材料充放電過程中體積效應(yīng)的改善,增強(qiáng)了電池循環(huán)性能。但是這類材料的制備成本較高，材料也具有易燃的性質(zhì)，在安全方面具有一定的問題，但可以看作是石墨烯復(fù)合材料改善原材料缺陷的典例之一。
過渡金屬氧化物在金屬元素不同氧化態(tài)之間的轉(zhuǎn)化過程中具有十分可觀的理論容量,但其獨(dú)立材料存在體積效應(yīng)大、電子傳輸速率低等問題。如果將金屬氧化物的納米材料附著于石墨烯表面,則可以防止顆粒之間的團(tuán)聚,同時(shí)充分發(fā)揮石墨烯材料的比表面積優(yōu)勢和過渡金屬氧化物的高容量優(yōu)勢,提高鋰離子的傳輸速率。
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(3)石墨烯在鋰離子電池中的其他應(yīng)用
鑒于其優(yōu)異的導(dǎo)電性能,石墨烯材料可以作為導(dǎo)電添加劑優(yōu)化電池的電導(dǎo)率。Han等將石墨烯材料加入Si納米材料中,其改性效果優(yōu)于一般的導(dǎo)電添加劑如天然石墨等。其首次循環(huán)可逆比容量高達(dá)2347mAh/g,循環(huán)20次后仍可達(dá)2041mAh/g;Song等將石墨烯作為導(dǎo)電添加劑加入到石墨材料當(dāng)中,優(yōu)化了石墨材料的導(dǎo)電性能。其機(jī)理是石墨烯材料以層狀結(jié)構(gòu)搭建在石墨之間,類似于構(gòu)建起電子通過的“橋梁”。這種材料與石墨接觸面積大,避免在多次循環(huán)后類似乙炔黑顆粒的體積變化、與石墨材料接觸面積減小而導(dǎo)致的性能下降。
此外,石墨烯由于其出色的力學(xué)強(qiáng)度和韌性在制備可變形性強(qiáng)的鋰離子電池方面也發(fā)揮了獨(dú)特作用。He等將對(duì)苯二甲酸乙二酯表面涂上石墨烯薄膜形成的復(fù)合材料具有可觀的柔性,并且減小了材料的密度,優(yōu)化了其性能;Cheng等則將石墨烯材料真空抽濾附著在濾紙表面,制得了力學(xué)性質(zhì)和導(dǎo)電性能都較為優(yōu)越的石墨烯/纖維素復(fù)合材料。
4 總結(jié)與展望
與傳統(tǒng)塊體材料相比,石墨材料具有優(yōu)越的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能、韌性以及極為輕薄的二維結(jié)構(gòu),使其在鋰離子電池新型電極材料的開發(fā)研究領(lǐng)域具有廣闊的前景。
然而，在石墨烯電極材料開發(fā)的初級(jí)階段，仍有許多問題需要解決，例如復(fù)合材料的循環(huán)性能由于材料微觀結(jié)構(gòu)不可逆改變而嚴(yán)重下降；電池的倍率性能大小不夠理想；材料制備成本對(duì)實(shí)際使用推廣的局限作用等。
