發布時間:2021-09-05 20:04:43
石墨烯暫不適適用于鋰離子電池質料的緣故原由。石墨烯電池質料的性能優異毋庸置疑，然則它是否就一定適適用于鋰離子電池呢？將石墨烯質料用作電極質料或與其他質料的復合能夠在一定水平上施展優勢，對鋰電池性能的提升有一定的效果。
石墨烯暫不適適用于鋰離子電池質料的緣故原由
1.成本問題
使用石墨烯作為導電劑成本比通俗的炭黑高多了，鋰電池的成本是要害的控制因素，不降低原質料的成本，縱然石墨烯電學性能再好，一噸幾十萬的成本消耗電池廠家也用不起。
2.工藝問題
石墨烯的片狀結構帶來的工藝問題主要是電極漿料的制備。電極漿料要求具有很好的流動性、渙散性和合適的粘度。片狀石墨烯在電極漿料中的渙散是個很棘手的問題，尤其是電極漿料無法添加渙散劑來助渙散。石墨烯的外面積很大，對于漿料的沉降穩固性有很大的影響，且無法保證各批次一致性，影響鋰離子電池性能。
3.其它因素
石墨烯的片狀結構抑制鋰離子的擴散，容易造成鋰離子電池極化嚴重，造成鋰電池容量降低。石墨烯外面厚實的官能團就是石墨烯外面的小傷口，添加過多不僅會降低電池能量密度，而且會增添電解液吸液量，另外一方面還會增添與電解液的副反映而影響循環性，甚至有可能帶來平安性問題。
石墨烯質料由于首次庫侖效率低、充放電平臺較高以及循環穩固性較差等缺陷并不能取代現在商用的碳質料直接用作鋰離子電池負極質料。若是綜合考量質料成本、生產工藝、加工性和電化學性能，筆者以為，石墨烯或者石墨烯復合質料現實用于鋰電負極質料的可能性很小產業化遠景渺茫。
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石墨烯在鋰電池質料中飾演的角色
●負極質料
石墨烯由于其怪異的二維結構、優異的電子傳輸能力以及超大的比外面積等優勢極有潛力替換石墨成為新一代鋰離子電池負極質料。石墨烯的儲鋰機制與其他碳質料相似，充電時鋰離子從正極脫出經由電解質嵌入碳質料層間形成形成Li2C6，放電時鋰離子脫出返回正極。
●石墨烯作為導電劑
導電劑的主要作用是提高電子電導率，由于電解液是離子導電的，而電子是無法傳導的，故導電劑是促進電子快速穿過活物質到達集流體。另外，導電劑也可以提高極片加工性，促進電解液對極片的浸潤，降低電阻率，從而提高鋰電池的使用壽命。
●正極質料
對于鋰離子電池，可應用的正極質料應當知足可逆容量大、電位高且穩固、無迫害、制作成本低等特點?，F在較為常見的鋰離子電池正極質料多為磷酸鐵鋰質料，但LiFePO4的電導率差、鋰離子遷徙率較低。若將LiFePO4質料與石墨烯復合，理論上可以改善其導電能力，提高倍率性能。
石墨烯鋰離子電池質料的應用遠景
石墨烯作為一種新型納米質料,以其特殊的二維單層延伸碳結構、精彩的導電性、導熱性、韌性及強度等優異性能,在功效質料、能源等多個領域有著普遍的應用遠景。在石墨烯手藝與應用方面，由于石墨烯應用在電子領域還處在實驗階段，最快可實現產業化應用的領域包羅能源、環境和復合質料等領域。
然而，在石墨烯電極質料開發的低級階段，仍有許多問題需要解決，例如復合質料的循環性能由于質料微觀結構不能逆改變而嚴重下降；電池的倍率性能巨細不夠理想；質料制備成本對現實使用推廣的局限作用等。
總結：石墨烯的振實和壓實密度都異常低，成本極其昂貴，基本不存在取代石墨類質料直接用作鋰離子電池負極的可能性。石墨烯在鋰離子電池的應用對照多元化,現在已經實現商業化的是用在正極質料中作為導電添加劑，未來石墨烯遠景無限。
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