Графен - это материал, извлеченный из графита, и состоит из чистого углерода, который является одним из наиболее важных элементов в природе .Порошок оксида графена, как новый тип материала, обладает большим потенциалом нанесения в полях хранения энергии, таких как литий-батареи, литий-сальфурские батареи, воздушные батареи, хранение водорода и суперконденции . графен обладает чрезвычайно высокой мобильностью электронов, специфическая область поверхности, устойчивая и высокая гибкость {2}. емкость хранения и лучшая производительность быстрой зарядки, но также помогает преодолеть задачи технологии с твердым интерфейсом с твердовыми батареями .
1. графеновая структура и свойства
Графен представляет собой двумерный наноматериал, состоящий из атомов углерода, представляющая шестиугольную структуру решетки, напоминающую сото . Длина связи CC графена 0 . 141 нм, а ее теоретическая плотность приближается 0 . 77 мг/м мяч/м мяч. Толщина графена составляет только диаметр одного атома углерода.
Атомы углерода участвуют в гибридизации в манере SP², позволяя электронам плавно проводить между слоями .
Следовательно, графен обладает превосходной электрической проводимостью и в настоящее время является материалом с самым низким удельным сопротивлением, известным . Это одна из причин, по которой у графена широкие перспективы в поле батареи .
Основной принцип работы графеновых батарей аналогичен традиционным литий-ионным батареям, с основным отличием, лежащим в использовании электродных материалов .
В графеновых батареях электроды обычно изготовлены из композитных материалов на основе графена, что позволяет батареям иметь более высокую электрическую проводимость и более быструю скорость передачи ионов .Высокая площадь поверхности графена обеспечивает более активные сайты, что позволяет хранить больше зарядов и тем самым увеличивать плотность энергии аккумулятора .
Графеновые материалы обладают превосходной теплопроводностью . Теоретическая теплопроводность в комнате-температуре однослойного материала может достигать 3000-5000 w/(m · k) . Это свойство может быть использовано для изучения проблемы рассо собой тепла во время операции .}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Графеновые материалы обладают отличными механическими свойствами и являются материалом с чрезвычайно высокой вязкостью и прочностью . их можно использовать для разработки и изучения гибких электродных материалов .
2. преимущества графена в приложениях батареи
2.1 Ультра-высокая электрическая проводимость
Электронная подвижность графена чрезвычайно высока, что позволяет электронам быстро перемещаться в материале, тем самым значительно увеличивая скорость зарядки аккумулятора . Согласно соответствующим данным, скорость зарядки батарей графена может достигать 5-10 раз, чем традиционные литийные батареи .
2.2. повышенная плотность энергии
Атомная структура графена обеспечивает большую площадь поверхности и электрохимическую активность, которая помогает батареям сохранять больше энергии и увеличивает общую плотность энергии батареи .
2.3. Улучшенная тепловая стабильность
Превосходная теплопроводность графена помогает с тепловым управлением батареями во время зарядки и разрядки, что может уменьшить тепловые сбежавшие инциденты и повысить безопасность батарей .
2.4. экологическое дружелюбие
Графен можно массово продуцировать с помощью таких методов, как химическое осаждение паров, которое является более экологически чистым по сравнению с методами производства традиционных аккумуляторных материалов .
3.Применение графена в литий-ионных батареях
3.1 Материал электрода отрицательного графена
Графен напрямую используется в качестве отрицательного электрода материала
Графен обладает превосходной электрической проводимостью, но его двумерная микроскопическая тенденция складывания легко приводит к неудовлетворительным исследованиям на независимых материалах графеновых электродов . Основными проявлениями являются низкая производительность батареи и низкая эффективность цикла и т. Д..}}}}}}}}}}}}}}}}
Графеновые композитные отрицательные электродные материалы
В настоящее время основные композитные материалы с отрицательным графеновым электродом включают в себя: материалы оксида переходных металлов/графеновые композитные материалы и графен-модифицированные кремниевые материалы и т. Д. . направление исследования этого типа композитных материалов заключается в использовании проводящих свойств и структурных характеристик графеновых материалов, чтобы помочь наноматериалам, улучшают уровень передачи литерий, в то же время, в то же время, и устранения, и все это укрепляют и ставят. недостатки и недостатки сырья .
3.2. графен -проводящий агент
Основная функция материалов проводящего агента состоит в том, чтобы установить быстрые каналы передачи ионов между активными частицами электродов, тем самым увеличивая скорость электронного передачи . на основе углерода, обладают преимуществами легкого веса, высокой проводимости, высокой теплопроводности и хорошей химической стабильности {{2}, в настоящее время они наиболее широко используются для общительного агента {{{{2} {3 {{. {{. {{. {{. {{{2}. Поскольку проводящий графит и проводящий углеродный черный в материалах на основе углерода больше не может соответствовать рыночным требованиям .. Исследование и разработка новых проводящих агентов являются обязательными .
- Графеновый монослойнословный проводящий агент
Графен, как двумерный наноматериал, демонстрирует превосходную электрическую проводимость . графен с большой конкретной площадью поверхности, прикреплена к поверхности частиц положительного электрода и переплетается друг с другом, образуя огромную высокоскоростную проводящую сеть . Это может эффективно увеличить скорость миграции литий и электроны {4}.
В случае низкоскоростного заряда и зарядных батарей, по мере того, как увеличивается количество добавленного графена, в сначала увеличивается определенная емкость, а затем уменьшается, а затем уменьшается . по сравнению с коммерческими проводящими агентами, добавляя небольшое количество графена может достичь хорошего проводящего эффекта, а характеристика батареи также улучшается в соответствии с GRATEE, когда в этом диапазоне-это, в котором есть более высокий уровень, в том, что в одиночку, в том, что в устаре, в том, что в одиночку, в том, что в одиночку, в том, что в одиночку, в том, что в устаре, в том, что в устаре, с использованием используемого награда, используя фир. обычный проводящий агент .
- Графен и углеродный черный композитный проводящий агент
Когда графен и углеродные черные объединяются, чтобы сформировать составной материал проводящего агента, большое количество двумерных графитовых листов равномерно обернута вокруг исходной сетевой черной структуры углерода. Защиты между листами заполнены углеродным черным, служащие в качестве структуры структуры .}}}}}
Через кооперативную проводимость исходная двумерная проводимость в точках преобразуется в трехмерную проводимость в точках . В то же время, возникает проблема укладки графена и агрегации, а структурная стабильность и эффективность проводимости улучшаются ., а структурная стабильность и эффективность проводимости
- Графеновая и углеродная нанотрубка композитная проводящая добавка
Когда нанотрубки графена/углерода добавляются в качестве проводящих добавок в литий-ионные аккумуляторы, они могут образовывать трехмерную проводящую сеть сайтов .
Carbon nanotubes run through each layer of graphene sheets, transforming the original two-dimensional conducting space into a three-dimensional bridging structure for transmission channels. It provides a faster and smoother electronic conducting path, significantly improving the transmission efficiency of the battery positive electrode and the transmission rate of lithium ions. At the same time, the framework effect of carbon Нанотрубки эффективно повышают стабильность структуры графена, предотвращая агломерацию и накопление .
4.Модификация интерфейса твердотельных батарей
В настоящее время был достигнут значительный прогресс в исследовании твердых электролитов с высокой конфиденциальностью . Однако смачивающие свойства на границе с твердым солидным интерфейсом, сформированными с электродами, являются плохими, что отрицательно влияет на резистентность к границе раздела, химическую совместимость и стабильность интерфейса .}}.
В области интерфейса отрицательного электрода трехмерная структура графена, ламинированные пластины и полые сферы могут ингибировать образование литиевых дендритов и расширение объема электрода во время зарядки.
В области интерфейса положительного электрода графен объединяется с электродом материалом и электролитом для улучшения передачи заряда . Кроме того, графен действует как буферный слой, улучшая совместимость интерфейса и тем самым улучшая общую производительность батареи .
Эйси интеллигентноспециализируется на исследовании и производстве высококачественного оборудования для литий-ионных аккумуляторов ., мы можем не только предоставить универсальное решение для производства литий-ионной батареи для цилиндрической батареи, монетной ячейки, мешочко Линия, мы можем предоставить вам профессиональную техническую поддержку и руководство, пожалуйста, свяжитесь с нами!