石墨烯+鋰電池的可行性如何

石墨烯+鋰電池的可行性如何

目前離子電池的能量比最高，但在新能源汽車中的應(yīng)用還需要進(jìn)一步提高，石墨烯的出現(xiàn)使其突破了鋰離子電池的高性能，從而引發(fā)了對(duì)大容量、高R值鋰離子電池材料研究的新高潮。吃東西，長壽。

一是傳統(tǒng)鋰電池的應(yīng)用，提高了鋰電池的性能，不會(huì)產(chǎn)生顛覆性的影響。

第二步是制造一種基于石墨烯的新型電池系統(tǒng)。這是一種新的電池系列，在性能上具有顛覆性，被稱為超級(jí)電池。

鋰電池的負(fù)極材料Licoo 2、Limno 4和Lifepo 4分別是導(dǎo)電率分別為10-4、10-6和10-9scm-1的不良電子導(dǎo)體，在目前的鋰離子電池系統(tǒng)中，電池所用的正負(fù)材料具有較低的離子導(dǎo)電率和電子導(dǎo)電率，這是影響電池性能的主要因素。限制了鋰離子電池的循環(huán)和速率性能，因此，為了充分利用陰極材料，提高電池的充放電速率性能，傳統(tǒng)的導(dǎo)電劑是石墨，石墨烯本身具有很高的電子導(dǎo)電性。石墨烯作為一種導(dǎo)電添加劑，在鋰電池中應(yīng)用最為直接和廣泛。

在石墨烯導(dǎo)電劑的實(shí)際應(yīng)用中，既要考慮石墨烯的表面點(diǎn)效應(yīng)對(duì)導(dǎo)電性能的影響，又要考慮石墨烯的空間電阻效應(yīng)對(duì)離子導(dǎo)電性能的影響。根據(jù)導(dǎo)電劑的用量和最終電池的能量/功率密度，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)電極的厚度。對(duì)于LFP系統(tǒng)中的鋰離子電池，由于石墨烯對(duì)鋰離子輸運(yùn)的強(qiáng)烈影響，應(yīng)特別注意電極的厚度。

（2）石墨烯片是一種二維單層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，充放電快，循環(huán)性能好，基本上沒有體積膨脹。

（3）在石墨烯表面原位合成納米顆粒，形成基體復(fù)合材料。通過控制生長粒子的尺寸，縮短了鋰離子和電子的擴(kuò)散距離，提高了復(fù)合材料的速率性能。

（4）納米顆粒均勻地覆蓋石墨烯表面，在一定程度上防止了石墨烯片層的聚合和電解質(zhì)浸入石墨烯片層，導(dǎo)致電極材料失效。

（1）石墨烯由于其體積小、比表面積高，容易與電解質(zhì)反應(yīng)，形成大量的SEI薄膜，造成大量不可逆的容量損失。

（2）石墨烯在電極循環(huán)中容易發(fā)生團(tuán)聚，由于范德華力的作用，團(tuán)聚不可逆，導(dǎo)致鋰插層困難，電池容量下降。

（4）石墨烯在應(yīng)用中，首次沒有解決效率低、循環(huán)性能差的問題。

目前，石墨烯復(fù)合材料在鋰電池中的應(yīng)用已成為研究熱點(diǎn)。如何改進(jìn)高質(zhì)量石墨烯的制備工藝，找到一種可控、大規(guī)模的石墨烯制備方法，制備性能優(yōu)異的石墨烯基復(fù)合材料，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，如果將石墨烯基電極材料應(yīng)用于高能鋰離子電池領(lǐng)域，將是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。密度和功率密度的要求，將大大提高動(dòng)力電池的綜合性能，促進(jìn)電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具等領(lǐng)域的發(fā)展。

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