介绍石墨烯锂离子电池原理及其在锂离子电池中的应用
来源：宝鄂实业
2019-11-30 21:16
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石墨烯锂离子电池原理及在锂离子电池中的应用。绿色能源储运系统已成为当前能源领域关注的焦点。锂电池作为锂电池的一个重要分支，其性能的提高一直是科研人员关注的焦点。石墨烯具有高导电性、高导热性、高比表面积等诸多优异性能，对解决这一问题具有一定的理论和工程价值。
石墨烯锂离子电池原理
石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面与电极之间快速广泛的运动而开发的新能源电池。石墨烯作为锂离子电池正极和负极材料具有以下优点:
(1)石墨烯具有较大的比表面积(2630m2/g)，可降低电池的极化，从而降低极化造成的能量损失。
(2)石墨烯具有优异的导电导热性能，即具有良好的电子输运通道和稳定性。
(3)石墨烯片层尺度为纳米级，远小于固体石墨，使得Li+在石墨烯片层间的扩散路径缩短。片层间距的增大也有利于锂离子的扩散，提高锂离子电池的动力性能。
石墨烯锂离子电池。JPG
为什么石墨烯?
(1)可直接作为锂离子电池的负极，制备柔性锂离子电池
(2)可用于提高负极电容
(3)可提高电极电导率并作为电流采集材料
(4)可减少硅基和金属氧化物负极材料的体积膨胀效应，提高使用寿命
5可以缩短锂离子电池的充电时间，提高锂离子电池的功率密度
石墨烯在锂离子电池中的应用
本文分别从正极材料和负极材料两个方面综述了作为锂离子电池电板材料载体的石墨烯。综述了不同电极材料导电性和锂离子电池电化学性能的改善，特别是高电流放电性能和倍增器性能的改善。
1. 石墨烯在锂离子阳极中的应用
石墨烯直接作为锂离子电池的负极
石墨烯/Si(Ge, Sn, Ni)符合作为锂离子电池负极的材料
石墨烯/金属氧化物复合材料作为锂离子电池的负极
石墨烯与金属硫化物复合作为锂离子电池的负极
2. 石墨烯在锂离子阳极中的应用
各种正极材料石墨烯复合材料的制备方法和工艺
石墨烯与磷酸铁锂和磷酸钒锂的性能
石墨烯在锂离子电池中的应用
石墨烯作为一种性能优异的活性材料，在锂离子电池中得到了大规模的应用。这是时间问题。在锂离子电池中应用石墨烯的关键问题是如何降低石墨烯的成本。通过研究石墨烯和电极材料的过程，提高复合材料的均匀性和吸收率，有效调节石墨烯的组装和排列，形成良好的电子和离子输运通道，是石墨烯能否用于锂离子电池的关键问题。
理论未解决的问题是石墨烯与电解液、电极材料之间的相互作用。石墨烯具有高导电性、导热性、低电阻率、高强度、高硬度等特点，其双面开口结构易于与其他数据结合，有望极大地改善现有锂离子电池的功能。基于石墨烯锂离子电池的诸多研究进展，可以发现石墨烯在改善锂离子电池功能方面的潜力。
将石墨烯与锂离子电池的正极数据相结合，可以增加电极数据的比表面积，提高电导率，进而提高数据的有用容量。复合金属氧化物可以添加的导电率数据,因为石墨烯的结构本身可以避免金属氧化物的体积膨胀的充电和放电的过程,然后添加的稳定数据改善充放电寿命数据。
目前，石墨烯本身的质量难以达到无缺陷和100%单层率，导致石墨烯锂离子的功能
