解析石墨烯鋰電池正負極材料方面的優點

石墨烯鋰電池正負極材料方面的優點

1)石墨烯具有超大的比表面積(2630m2/g)，可降低鋰電池極化，從而減少因極化造成的能量損失。

2)石墨烯具有優良的導電和導熱特性，即具備良好的電子傳輸通道和穩定性。

3)石墨烯片層的尺度在微納米量級，遠小于體相石墨的，這使得Li+在石墨烯片層之間的擴散路徑縮短；片層間距的增大也有利于Li+的擴散傳輸，有利于鋰電池功率性能的提高。

隨著批量化加工以及大尺寸等難題的逐步沖破，石墨烯的產業化使用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先實現商業化使用的范疇可能會是移動設備、航空航天、新能源鋰電池范疇。

純石墨烯材料由于低、首次循環庫侖效率充放電平臺較高以及循環穩定性較差，并不能取代目前商用的碳材料筆直作為鋰電池負極材料使用。但石墨烯可以作為一種優異的基體材料在鋰電池復合電極材料中發揮更大的用途。將石墨烯與天然石墨、碳納米管、富勒烯等碳材料復合，能利用石墨烯的特殊片層結構，改善材料的力學性能和電子傳輸能力。同時，摻雜后的石墨烯片層間距增大，供應更多的儲鋰空間。

此外，石墨烯還可以用于改性其他非碳基負極材料。目前研究的鋰電池非碳基負極材料緊要有錫基、硅基以及過渡金屬類為主的電極材料，這類材料具有高理論容量，但其缺點是在嵌鋰/脫鋰過程中體積膨脹收縮變化分明。石墨烯摻雜改性后的復合材料能改善這兩種材料單獨使用時的缺點。

●使用優點

1.石墨烯片層柔韌，可有效緩沖金屬類電極材料的體積膨脹；

2.石墨烯優異的導電性能可以加強金屬電極材料的電子傳輸能力；

3.石墨烯表面的活化核點能控制在其表面生長的金屬氧化物顆粒保持在納米尺寸，改善材料的倍率性能；

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