石墨烯鋰電池—鋰離子電池材料的調(diào)味品

來源：存能電氣  日期：2019-09-06 10:37  瀏覽量：次

　　石墨烯鋰電池—鋰離子電池材料的調(diào)味品。目前市面上宣稱的“石墨烯電池”是一個(gè)不準(zhǔn)確的概念，準(zhǔn)確的講基本上都是在材料中加入一點(diǎn)石墨烯，以提高鋰電池的部分性能，可以叫為石墨烯基鋰離子電池。石墨烯可以作為鋰電池的調(diào)味品，但是作為主材就不太合適了。

　　石墨烯，是由碳原子組成的單原子層平面薄膜，是目前世界上已知的最輕薄、最堅(jiān)硬的納米材料，因?yàn)橹挥幸粚釉?，電子的運(yùn)動(dòng)被限制在一個(gè)平面上，使石墨烯成為了世界上導(dǎo)電性最好的材料。

　　石墨烯鋰電池—鋰離子電池材料的調(diào)味品

　　1)負(fù)極材料

　　石墨烯由于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的電子傳輸能力以及超大的比表面積等優(yōu)勢(shì)極有潛力替代石墨成為新一代鋰離子電池負(fù)極材料。石墨烯的儲(chǔ)鋰機(jī)制與其他碳材料相似，充電時(shí)鋰離子從正極脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入碳材料層間形成形成Li2C6，放電時(shí)鋰離子脫出返回正極。

　　很多學(xué)術(shù)研究成果表明石墨烯鋰電池可逆容量可達(dá)500mAh/g以上，以及具有出色的倍率性能。

　　2)石墨烯作為導(dǎo)電劑

　　導(dǎo)電劑的首要作用是提高電子電導(dǎo)率，石墨烯是片狀結(jié)構(gòu)，與活性物質(zhì)的接觸為點(diǎn)-面接觸，可以最大化的發(fā)揮導(dǎo)電劑等作用，減少導(dǎo)電劑的用量，從而可以多使用活性物質(zhì)，提升鋰電池容量。

　　理論上，石墨烯的超快導(dǎo)電性能夠提高電池的倍率性能，但是事實(shí)是石墨烯的單片層結(jié)果阻礙了鋰離子電池的擴(kuò)散，尤其是在大倍率充放電時(shí)電池內(nèi)部極化加重，電池放電容量降低。

　　3)助力高溫鋰離子電池技術(shù)突破

　　石墨烯助力的高溫鋰離子電池技術(shù)突破主要來自三個(gè)方面：在電解液中加入特殊添加劑，除去痕量水，避免電解液的高溫分解；電池正極選用改性的大單晶三元材料，提高材料的熱穩(wěn)定性；同時(shí)，采用新型材料石墨烯，可實(shí)現(xiàn)鋰離子電池與環(huán)境間的高效散熱。

　　4)作正極材料的輔料

　　從國內(nèi)動(dòng)力電池兩大主流技術(shù)—磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池來看，石墨烯包覆磷酸鐵鋰只能微弱提高充電性能，使充電時(shí)間略為減少，而石墨烯包覆三元材料會(huì)使材料性能下降，反而是氧化石墨烯性能會(huì)有所改善。由于石墨烯本身的昂貴，將這一技術(shù)市場(chǎng)化的時(shí)候，需要考慮成本與效果之間的平衡。

　　石墨烯成為鋰電池改性的首選考慮與它能夠在鋰電池主要部件和輔件起作用有重大關(guān)系，石墨烯可以作為鋰電池的調(diào)味品，但是作為主材就不太合適了。因此，石墨烯電池替代鋰電池成為電動(dòng)汽車電池的可能性很小，產(chǎn)業(yè)化前景渺茫。