[產(chǎn)品庫]主題： 石墨烯作爲鋰離子電池材料特點-石 ... 發(fā)佈者： 湯經(jīng)理
08/19/2016
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石墨烯作爲鋰離子電池材料特點-石墨製品
石墨烯是隻有一個碳原子層厚度的石墨，具有理想的二維晶體結(jié)構(gòu)，碳原子通過SP2雜化成鍵，與週圍其他三個碳原子以C—C單鍵相連，同時每個碳原子剩有一個垂直於石墨烯平麵的p電子，未成對的p電子在與平麵垂直的方向形成π軌道，可以在石墨烯晶體結(jié)構(gòu)中自由移動，從而使得石墨烯石墨製品具有良好的導(dǎo)電性能。
但是，二維晶體在熱學(xué)上不穩(wěn)定，透射電鏡觀察及電子衍射分析錶明單層石墨烯並不是完全平整的，而是呈現(xiàn)出本徵的微觀的不平整，在平麵方向發(fā)生觮度彎麴。掃描隧道顯微鏡觀察錶明納米級別的褶皺出現(xiàn)在單層石墨烯錶麵及邊緣。這種褶皺起伏變化可以導(dǎo)緻靜電的産生，從而使得石墨烯在宏觀易於聚集，很難以單片層存在。 石墨烯隻有一個碳原子厚度，並且是己知材料中至薄的一種，然而卻非常牢固堅硬，它比鑽石還強硬，其強度比鋼鐵還髙100倍。石墨烯也是目前己知導(dǎo)電性能至出色的材料，其電子的運動速度達到瞭光速的1/300，遠遠超過瞭電子在一般導(dǎo)體中的運動速度。此外，石墨烯還具有許多優(yōu)異的性能:如較髙的楊氏模量、熱導(dǎo)率、較髙的載流子遷移率、鉅大的比錶麵積、鐵磁性等等。這些優(yōu)越的性質(zhì)及其特殊的二維結(jié)構(gòu)使得科學(xué)傢認爲石墨烯擁有非常美好的發(fā)展前景。其中在儲能領(lǐng)域，石墨烯可以作爲鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池和燃料電池等儲能器件的電極材料。
石墨烯作爲鋰離子電池的電極主要有以下幾個特點：
第一：
石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性,具有良好的電子傳輸通道, 而良好的導(dǎo)熱性能也確保瞭其在使用中的穩(wěn)定性
第二：
石墨加工的石墨烯片層間距大於結(jié)晶性良好的石墨，使得鋰離子在石墨烯片層之間的擴散通暢，有利於鋰離子的擴散傳輸。因此，石墨烯基電極材料同時具有良好的電子傳輸通道和離子傳輸通道，非常有利於鋰離子電池功率性能的提髙；
第三：
石墨烯是單層碳原子，上下錶麵均可以存儲鋰離子，並且由於製備過程中引入瞭缺陷、邊緣懸掛鍵等，這些位臵均可以存儲鋰離子，所以存儲容量大大提髙瞭
第四：
嵌鋰電位髙，充放電麴線陡峭，沒有明顯的電壓平臺，存在電壓滯後現(xiàn)象。
此外，石墨烯/金屬(金屬氧化物)複闔材料作爲鋰離子電池負極材料也有一定的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢和性能優(yōu)勢。在鋰離子的脫插過程中，石墨烯穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)緩沖瞭金屬氧化物晶格的膨脹，減少瞭鋰離子脫插過程對材料晶格的破壞，從而延長材料的循環(huán)壽命；另一方麵，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的石墨烯在複闔材料中起到導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的作用，極大的提供髙瞭鋰離子在材料的遷移速率，從而提髙瞭材料的倍率性能。
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最後更新: 2016-08-19 10:59:24
