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您知道石墨烯电池在锂电池领域的未来发展前景吗?
在当今高度发展的科学技术中,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么您是否知道这些高科技可能包含石墨烯电池?石墨烯是具有由碳原子组成的六边形蜂窝晶格的平面二维纳米材料。 CC键的长度为0.141nm,理论密度为约0.77mg / m 2,并且厚度仅是碳原子的直径。
碳原子以sp2模式参与杂交,并且电子可以在层之间平稳地传导。因此,石墨烯具有优异的导电性,并且目前被认为是具有最小电阻率的材料。
这也是石墨烯在电池开发中拥有光明前景的原因。一。
石墨烯材料具有优异的导热率,并且单层材料的理论室温导热率可以达到3000-5000W /(m * K)。此属性可用于研究电池运行期间的散热。
它具有优异的机械性能,是具有优异韧性和强度的材料,可用于柔性电极材料的开发和研究。另外,石墨烯的高比表面积和高透光率也具有很高的研究价值。
锂烯电池是由石墨烯复合纳米材料制成的阴极,以涂覆的金属锂为负极,陶瓷纤维隔板用于抵抗耐火电解质的成分。涂覆的锂薄片抑制锂树枝状晶体的生长。
纤维膜可防止树枝状晶体意外渗透,而防火防爆电解质可防止火灾和爆炸事故。基于石墨烯的特殊理化特性,石墨烯在电极材料研究领域具有巨大的发展潜力。
根据不同的应用领域,石墨烯材料在锂离子电池中的应用大致可分为三类:石墨烯在正极材料中的应用,在负极材料中的应用以及在锂离子电池中的其他应用。目前,石墨烯以三种形式添加到锂电池中:导电添加剂,电极复合材料,并直接用作负极材料。
其中,石墨烯导电添加剂的导电性和放电性能远远优于传统的导电剂。它们在制备过程中不涉及复杂的合成过程,因此可控性强,难度低,成功率高。
目前,石墨烯用于导电剂的研发技术相对成熟。正极由机械石墨烯作为主要的新材料制成,涂覆的金属锂用作负极,形成锂烯电池。
经过一千多个循环,结果表明初始比容量可达到1800mAh / g,稳定在100倍。高于1200mAh / g,约为普通锂电池的4至5倍。
在200倍于1100mAh / g时稳定,在1000倍于1000mAh / g时稳定400至00倍,至700到800倍,均在900mAh / g以上,在1100倍时也超过700mAh / g。容量是普通锂电池的两倍或三倍。
2019年取得了重大进展。虽然比容量已增加到2700mAh / g以上,但人们还感觉到锂烯电池的能源仍有很大的提升空间。
研究发现,将LiFePO4与石墨烯半包裹形成的材料可以提高LiFePO4材料的电导率,但是将其完全包裹后离子传输效率会下降,推测这可能是因为锂离子无法通过六种烯的三元环结构。一些研究人员已经超声混合了LiFePO4纳米颗粒和氧化石墨,以制备具有更多加工微观结构的LiFePO4 /石墨烯复合材料。
用常规碳进一步涂覆该材料后,锂插入的比容量大大提高,并且在60℃的高速率条件下仍可保持在约70mAh / g。尽管LGGFlex可以自我修复轻微的划痕,但仍无法改变容易损坏的手机的缺点。
但是,如果将来石墨烯可以用作手机和其他数字产品的外壳,它们将变得坚如磐​​石。根据美国化学学会的一份报告,石墨烯的硬度是钢的200倍,这显然非常耐用。
哥伦比亚大学的研究人员说,石墨烯具有一定程度的延展性,可以拉伸20%。换句话说,石墨烯实际上是一种柔性材料,类似于橡胶。
三星一直在研究石墨烯晶体管以生产柔性