石墨烯鋰離子電池的應(yīng)用

鋰離子電池具有開路電壓高、能量密度高、使用壽命長、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)。

石墨烯是一種單原子層厚度的石墨材料,具有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的電氣機(jī)械和熱性能同時(shí)它也是一種很有應(yīng)用前景的鋰離子電池電極材料的電極材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其性能有很大的影響,使用石墨烯作為電極材料具有特殊形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu),材料能有效地改善電化學(xué)性能。

理論石墨烯具有大的比表面積(600m2/g)和蜂窩狀孔結(jié)構(gòu),因此具有更高的存儲(chǔ)容量鋰此外,材料本身的高電子遷移率(15000cm2/s)(V),導(dǎo)熱系數(shù)的杰出表現(xiàn)(000W/(mK)),良好的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的機(jī)械性能(拉伸模量1。01TPa)，使其作為基體復(fù)合電極材料具有更加突出的優(yōu)點(diǎn)。目前制備石墨烯的方法重要有四種:微機(jī)械力剝離法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)還原氧化石墨法和熱膨脹法。微機(jī)械力剝離法和化學(xué)氣相沉積法可以得到微形貌良好的單層石墨烯，但方法復(fù)雜，只能得到少量的石墨烯，不適合大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。化學(xué)還原是將氧化石墨烯還原成水合肼或其他還原劑來制備石墨烯薄片的過程。氧化石墨烯是由天然石墨經(jīng)Hummers、Brodie或Staudenmaie剝離而成。該方法簡單，可大量制備石墨烯。然而,由于引入含氧集團(tuán)在這一過程中,石墨烯中包含的剩余含氧集團(tuán)最終影響其電化學(xué)性能,導(dǎo)致窮人分散性能的石墨烯在溶劑和不可逆聚合,導(dǎo)致石墨烯層的厚度新增。通過熱膨脹的方法，剝離氧化石墨也可以獲得形態(tài)規(guī)整的單層石墨烯，但反應(yīng)條件苛刻:實(shí)現(xiàn)為單層/少層石墨烯片完全剝離結(jié)構(gòu),通常要迅速加熱到1000℃,反應(yīng)條件的能源消耗大,不容易控制,和改進(jìn)的高真空低溫熱膨脹剝離方法,可以獲得200℃條件下的高真空汽提單層石墨烯。