石墨烯在用作锂离子电池正负极材料方面有哪些优势？
来源：宝鄂实业
2019-11-20 17:25
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石墨烯在用作锂离子电池正负极材料方面具有以下优势：
1）石墨烯具有超大的比表面积（2630m2/g），可降低电池极化，从而减少因极化造成的能量损失。
2）石墨烯具有优良的导电和导热特性，即具备良好的电子传输通道和稳定性。
3）石墨烯片层的尺度在微纳米量级，远小于体相石墨的，这使得Li+在石墨烯片层之间的扩散路径缩短；片层间距的增大也有利于Li+的扩散传输，有利于锂离子电池功率性能的提高。
石墨烯电池的原理是什么？石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
下文主要总结了石墨烯在锂电正负极电极材料中的应用及其优势。
1.石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
石墨烯直接作为锂离子电池负极材料
石墨烯直接储锂的优点：1）高比容量：锂离子在石墨烯中具有非化学计量比的嵌入?脱嵌，比容量可达700~2000mAh/g；2）高充放电速率：多层石墨烯材料的层间距离要明显大于石墨的层间距，更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌。大多研究也表明，石墨烯负极的容量有540mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基团充放电过程中分解或与Li+发生反应造成电池容量的衰减，其倍率性能也受到较大影响。
杂原子的掺杂带来的缺陷会改变石墨烯负极材料的表面形貌，进而改善电极-电解液之间的润湿性，缩短电极内部电子传递的距离，提高Li+在电极材料中的扩散传递速度，从而提高电极材料的导电性和热稳定性。例如掺杂的N、B原子可使石墨烯的结构发生形变（图1），在50mA/g倍率下充放电，容量为1540mAh/g，且掺杂N、B后的石墨烯材料可以在较短的时间内进行快速充放电，在快速充放电倍率为25A/g下，电池充满时间为30s［2］。
1）石墨烯具有超大的比表面积（2630m2/g），可降低电池极化，从而减少因极化造成的能量损失。
2）石墨烯具有优良的导电和导热特性，即具备良好的电子传输通道和稳定性。
3）石墨烯片层的尺度在微纳米量级，远小于体相石墨的，这使得Li+在石墨烯片层之间的扩散路径缩短；片层间距的增大也有利于Li+的扩散传输，有利于锂离子电池功率性能的提高。
石墨烯电池的原理是什么？石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
下文主要总结了石墨烯在锂电正负极电极材料中的应用及其优势。
1.石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
石墨烯直接作为锂离子电池负极材料
石墨烯直接储锂的优点：1）高比容量：锂离子在石墨烯中具有非化学计量比的嵌入?脱嵌，比容量可达700~2000mAh/g；2）高充放电速率：多层石墨烯材料的层间距离要明显大于石墨的层间距，更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌。大多研究也表明，石墨烯负极的容量有540mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基团充放电过程中分解或与Li+发生反应造成电池容量的衰减，其倍率性能也受到较大影响。
杂原子的掺杂带来的缺陷会改变石墨烯负极材料的表面形貌，进而改善电极-电解液之间的润湿性，缩短电极内部电子传递的距离，提高Li+在电极材料中的扩散传递速度，从而提高电极材料的导电性和热稳定性。例如掺杂的N、B原子可使石墨烯的结构发生形变（图1），在50mA/g倍率下充放电，容量为1540mAh/g，且掺杂N、B后的石墨烯材料可以在较短的时间内进行快速充放电，在快速充放电倍率为25A/g下，电池充满时间为30s［2］。
