石墨烯作为锂电池正极材料的优势是什么？
来源：宝鄂实业
2019-12-27 22:57
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石墨烯作为锂电池正极材料的优势。锂电池的主要负极材料有锡基材料、锂基材料、钛酸锂、碳纳米材料、石墨烯材料等。石墨烯电池的高导电性、高导热性、高比表面积等诸多优良特性，对解决这一问题具有一定的理论和工程价值。下面，我们将介绍石墨烯作为锂电池正极材料的优点。
石墨烯作为锂电池正极材料的优势
1. 石墨烯具有非常大的比表面积(2630m2/g)，可以降低锂电池的极化，从而降低极化造成的能量损失。
2. 石墨烯具有优异的导电性和热性能，即具有良好的电子传递通道和稳定性。
3.石墨烯片的尺度为纳米级，比大块石墨小得多，缩短了Li+在石墨烯片间的扩散路径;片层间距的增大也有利于锂离子的扩散和传输，提高锂离子电池的功率性能。
石墨烯因其高导电性和导热性，在储能领域备受关注。其复合材料作为锂电池的正极材料，显著提高了锂电池的电化学性能。
石墨烯锂电池。JPG
石墨烯阴极材料的发展前景
石墨烯具有独特的二维结构、优异的电子传输能力和较大的比表面积，有可能取代石墨成为新一代锂电池正极材料。石墨烯的锂存储机理与其他碳材料相似。充电时，锂离子从正极逃逸，嵌入碳材料层中形成Li2C6。在放电过程中，锂离子逸出并返回正极。
因此，与石墨相比，石墨烯作为负极更有利于提高电池的性能。自石墨烯电池的概念提出以来，许多学术研究结果表明，石墨烯锂电池的可逆容量可达500mAh/g以上，具有良好的倍增器性能。
目前，阴极材料主要有天然石墨和人造石墨。如果采用石墨烯作为锂正极材料，需要一个独立的上下游产业链，价格高，工艺复杂，这使得很多正极材料厂家望而却步。
在正极复合材料中，石墨烯具有高比表面积和优异的电子传递能力的二维特殊结构，可以有效提高正极材料的导电性，提高锂离子的扩散和传递能力。与传统导电添加剂相比，石墨烯导电剂的优点是加入量少，电化学性能好。此外，石墨烯涂层阴极材料如磷酸铁锂、锰酸锂等也有报道。
在正极材料方面，纯石墨烯材料由于第一循环库仑效率低、充放电平台高、循环稳定性差，无法替代目前商用碳材料直接作为锂离子电池正极材料。而石墨烯作为一种优良的基体材料，在锂电池复合电极材料中可以发挥更大的作用。将石墨烯与天然石墨、碳纳米管、富勒烯等碳材料结合，利用石墨烯特殊的片状结构，提高材料的力学性能和电子传递能力。同时，掺杂的石墨烯片间距增大，提供了更多的锂存储空间。
锂电池阴极材料的能量密度的主要因素是影响锂电池的能量密度,石墨烯是一种电池的碳六元环的形成新的碳材料,有许多优良性能,如比表面积大(约2600又- 1),高导热系数(约5300 wm - 1 k - 1),高电子电导率(电子迁移率为15000年代cm2v - 1 - 1)和良好的机械性能,被密切关注的锂电池材料。石墨烯直接用作锂电池的阴极材料时，具有相当好的电化学性能。
石墨烯电池是近年来研究较多的新材料。它具有良好的导电性能和乘法器性能，在阳极和阴极领域有很大的应用潜力
