石墨烯鋰離子電池的應用

鋰離子電池具有開路電壓高、能量密度高、使用壽命長、無記憶效應、無污染、自放電率低等優點。

石墨烯是一種單原子層厚度的石墨材料,具有獨特的二維結構和優良的電氣機械和熱性能同時它也是一種很有應用前景的鋰離子電池電極材料的電極材料微觀結構對其性能有很大的影響,使用石墨烯作為電極材料具有特殊形態和微觀結構,材料能有效地改善電化學性能。

理論石墨烯具有大的比表面積(600m2/g)和蜂窩狀孔結構,因此具有更高的存儲容量鋰此外,材料本身的高電子遷移率(15000cm2/s)(V),導熱系數的杰出表現(000W/(mK)),良好的化學穩定性和優異的機械性能(拉伸模量1。01TPa)，使其作為基體復合電極材料具有更加突出的優點。目前制備石墨烯的方法重要有四種:微機械力剝離法、化學氣相沉積法、化學還原氧化石墨法和熱膨脹法。微機械力剝離法和化學氣相沉積法可以得到微形貌良好的單層石墨烯，但方法復雜，只能得到少量的石墨烯，不適合大規模生產和應用?；瘜W還原是將氧化石墨烯還原成水合肼或其他還原劑來制備石墨烯薄片的過程。氧化石墨烯是由天然石墨經Hummers、Brodie或Staudenmaie剝離而成。該方法簡單，可大量制備石墨烯。然而,由于引入含氧集團在這一過程中,石墨烯中包含的剩余含氧集團最終影響其電化學性能,導致窮人分散性能的石墨烯在溶劑和不可逆聚合,導致石墨烯層的厚度新增。通過熱膨脹的方法，剝離氧化石墨也可以獲得形態規整的單層石墨烯，但反應條件苛刻:實現為單層/少層石墨烯片完全剝離結構,通常要迅速加熱到1000℃,反應條件的能源消耗大,不容易控制,和改進的高真空低溫熱膨脹剝離方法,可以獲得200℃條件下的高真空汽提單層石墨烯。