鉅大LARGE | 點擊量：1172次 | 2021年09月01日
淺析石墨烯材料在鋰離子電池儲能領域的使用
有關石墨烯材料在鋰離子電池中的使用，研制了石墨烯改性LiFePO4/liMnPO4鋰離子電池正極材料和石墨烯改性鋰離子電池負極材料，組裝了石墨烯鋰離子電池典型探測試樣，石墨烯的添加顯著提高了鋰離子電池的能量密度和功率密度，減小了電池充電時間，提高了電池續(xù)航能力，石墨烯鋰離子電池展現出優(yōu)異的循環(huán)特性。
石墨烯一般指單片的石墨，單原子厚度0.2-0.5nm。單片的石墨烯具有機械強度高、比表面積大、電學性能優(yōu)異等特點，常使用于儲能、液晶顯示器、透亮電極等范疇。研究聲明，通過向鋰充電電池的電極中添加少量石墨烯，不僅可以保持原來的能量密度，還能大幅度提高輸出功率密度。
石墨烯構建包覆磷酸鐵鋰納米顆粒的高效三維導電網絡，顯著提高了磷酸鐵鋰正極材料的電化學性能，此外，采用石墨烯涂層鋁箔作為鋰離子電池的集流體，代替?zhèn)鹘y(tǒng)炭黑涂層，在不影響電池容量的前提下，可以降低并穩(wěn)定電池內阻，同時還能提高電池的散熱能力，延長電池壽命。
石墨烯材料在鋰離子電池儲能范疇的使用
一是石墨烯在鋰離子電池中可以筆直用作負極材料或者正負極復合材料，但由于成本高、造價大，暫時還難以推廣；
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
二是石墨烯涂層使用在正極集流體的鋁箔，能有效減少極化，提高倍率性能，尤其有關現行的高比能量、高電壓體系的三元電池而言，石墨烯材料能有效提升電池的循環(huán)壽命；
三是石墨烯作為正極導電劑來使用，在材料制備過程中，充足利用石墨烯的導電網絡特性來修飾正極材料；
四是在傳統(tǒng)導電劑及高端多元化的導電劑使用范疇，石墨烯以其優(yōu)良的導電特性，扮演著緊要的角色：作為柔性薄片，在活性物質之間形成了面與點的接觸，為了更好的提升電極片的導電性，在工業(yè)化加工使用中，常常讓石墨烯與導電碳黑來混合使用，從而實現點與點，點與面的充足接觸。
石墨烯作為基底材料可以很好的負載活性物質，控制材料的尺寸，提高電極的導電性，收束材料體積膨脹，提高電池性能；在集流體上的涂覆可以保護集流體，延長使用壽命，減少極化，提升倍率特性；在動力鋰離子電池中，作為導電劑添加劑，有利于提高極片的壓實密度，提高材料的導電性。
我國是鋰離子電池最緊要的加工國之一。2014年，我國鋰離子電池產量達52.87億只，占全球總產量的71.2%，已繼續(xù)10年位居全球首位。截止至2018年底，我國鋰離子電池產量達到139.87億只，比2014年上升了一倍多。伴隨鋰離子電池加廠家在技術上的革新，性能和安全性的提升，人們對鋰離子電池的需求仍會不斷上升，預計到2024年，我國鋰離子電池行業(yè)市場規(guī)模將超過1500億元。
石墨烯在新型儲能材料上具有神奇的優(yōu)點和巨大的潛力，使用前景非常廣闊。相比于其他國家，我國石墨烯研發(fā)緊要聚集在石墨烯制備及其在鋰離子電池電極中的使用，而在制備半導體器件方面的專利相對較少。當前我國石墨烯發(fā)展正處于從試驗室走向產業(yè)化的關鍵時期，應打造先導產業(yè)，推動石墨烯產業(yè)做大做強。
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