石墨烯電池的最新發(fā)展是什么?

石墨烯電池自發(fā)明以來(lái)一直備受用戶關(guān)注，是未來(lái)手機(jī)電池和新能源電動(dòng)汽車的重要流行電池。然而，石墨烯電池最近已經(jīng)冷卻下來(lái)。有什么事嗎?以下是石墨烯電池的最新發(fā)展。

石墨烯電池

1.為何石墨烯電池成為最受關(guān)注的電池

(1)結(jié)合鋰離子電池和超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)，具有高功率密度和高儲(chǔ)能密度的特點(diǎn)。能量密度為160瓦/公斤，功率密度為100千瓦/公斤。

(2)單層石墨材料的理論容量為石墨的兩倍以上(即>744mAh/g)。

(3)石墨烯中的每個(gè)碳原子都是sp2雜化，貢獻(xiàn)一個(gè)剩余的p軌道電子形成一個(gè)大鍵。電子可以自由移動(dòng)，使石墨烯具有良好的導(dǎo)電性。

(4)電子在石墨烯中運(yùn)輸時(shí)不易分散，其遷移率高達(dá)200000cm2/(V*s)，約為硅中電子的140倍。其電導(dǎo)率高達(dá)104S/m，是室溫下電導(dǎo)率最好的材料。

(5)通過(guò)化學(xué)改性可以控制石墨烯的電導(dǎo)率，同時(shí)可以得到各種石墨烯基衍生物。

(6)在一定條件下，雙層石墨烯也具有絕緣性。石墨烯是所有已知材料中最強(qiáng)、最硬的晶體結(jié)構(gòu)。其抗拉強(qiáng)度和彈性模量分別為125GPa和1.1tpa。石墨烯的強(qiáng)度極限為42N/m2。

(7)石墨烯室溫導(dǎo)熱系數(shù)約為5300W/m-k，高于碳納米管和金剛石，是銅室溫導(dǎo)熱系數(shù)的10倍以上。石墨烯的理論比表面積可達(dá)2630m2/g。

2.石墨烯電池放氣的原因

(1)最近的研究發(fā)現(xiàn)，假如人類不小心攝入了石墨烯，它可以穿透人體細(xì)胞并破壞其中的物質(zhì)。

換句話說(shuō)，它可能是有毒的。

(2)傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳/石墨價(jià)格低廉，按噸出售，而石墨烯價(jià)格過(guò)高。一千克的價(jià)格，這不是一般公司能夠承受的。幾年前，石墨烯的價(jià)格高達(dá)每克5000元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于黃金的價(jià)格，普通消費(fèi)者買不起。

3.石墨烯電池的發(fā)展方向是什么

石墨烯制備技術(shù)的發(fā)展

(1)石墨烯微球的制備

1859年，布羅迪制備了一種氧化石墨烯溶液，即當(dāng)時(shí)的石墨酸。

1958年，Hummers開發(fā)了這種方法，現(xiàn)在是石墨烯化學(xué)制備的重要方法。

其它方法:如微機(jī)械溶出法、化學(xué)合成法等。

(2)制備大面積石墨烯薄膜

2006年，Berger等人首次通過(guò)加熱碳化硅使碳原子滲出(0001)來(lái)重新排列石墨烯。

2008年，Coraux等以C和Ha為原料，采用CVD法在Ir(111)表面制備了石墨烯。

2009年，Kim等以C和Ha為原料，在Ni(111)表面外延生長(zhǎng)石墨烯。

2012年，程慧明、任文才等在貴金屬上制備了約1mm2的六角單晶石墨烯，實(shí)現(xiàn)了無(wú)損轉(zhuǎn)移。

其它方法:靜電自組裝法、旋涂法等

石墨烯作為一種性能優(yōu)異的活性材料，在鋰離子電池中得到廣泛應(yīng)用，只是時(shí)間問(wèn)題。

石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用關(guān)鍵在于如何降低石墨烯的成本。

未解決的理論問(wèn)題是石墨烯與電解液和電極材料的相互用途。

可以關(guān)注的是石墨烯與陰極材料的復(fù)合工藝，如何提高復(fù)合材料的均勻性和吸附性能。