石墨烯鋰離子電池的應(yīng)用

鋰離子電池具有開路電壓高、能量密度高、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)。

石墨烯是一種單原子層厚度的石墨材料,具有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的電氣機(jī)械和熱性能同時(shí)它也是一種很有應(yīng)用前景的鋰離子電池電極材料的電極材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)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(tài)和微觀結(jié)構(gòu),材料能有效地改善電化學(xué)性能。

理論石墨烯具有大的比表面積(600m2/g)和蜂窩狀孔結(jié)構(gòu),因此具有更高的存儲(chǔ)容量鋰此外,材料本身的高電子遷移率(15000cm2/s)(V),導(dǎo)熱系數(shù)的杰出表現(xiàn)(000W/(mK)),良好的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械性能(拉伸模量1。01TPa)，使其作為基體復(fù)合電極材料具有更加突出的優(yōu)點(diǎn)。目前制備石墨烯的方法重要有四種:微機(jī)械力剝離法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)還原氧化石墨法和熱膨脹法。微機(jī)械力剝離法和化學(xué)氣相沉積法可以得到微形貌良好的單層石墨烯，但方法復(fù)雜，只能得到少量的石墨烯，不適合大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。化學(xué)還原是將氧化石墨烯還原成水合肼或其他還原劑來(lái)制備石墨烯薄片的過(guò)程。氧化石墨烯是由天然石墨經(jīng)Hummers、Brodie或Staudenmaie剝離而成。該方法簡(jiǎn)單，可大量制備石墨烯。然而,由于引入含氧集團(tuán)在這一過(guò)程中,石墨烯中包含的剩余含氧集團(tuán)最終影響其電化學(xué)性能,導(dǎo)致窮人分散性能的石墨烯在溶劑和不可逆聚合,導(dǎo)致石墨烯層的厚度新增。通過(guò)熱膨脹的方法，剝離氧化石墨也可以獲得形態(tài)規(guī)整的單層石墨烯，但反應(yīng)條件苛刻:實(shí)現(xiàn)為單層/少層石墨烯片完全剝離結(jié)構(gòu),通常要迅速加熱到1000℃,反應(yīng)條件的能源消耗大,不容易控制,和改進(jìn)的高真空低溫?zé)崤蛎泟冸x方法,可以獲得200℃條件下的高真空汽提單層石墨烯。