石墨烯材料及其鋰離子電池中的應用(編輯修改稿)
2025-06-20 12:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 缺材料 ， 價格昂貴； 抗過充電性能較差 ， 存在安全隱患；使用壽命有限 ， ＜ 500次 。 結論：無法滿足大規(guī)模應用 ， 難以成為理想的動力電池材料 。 LiCoO2的替代品 —— Li3V2(PO4)3和 LiFePO4。 優(yōu)點： 材料成本低 ， 電容量大 ， 使用壽命長達 2021次以上 。 缺點： 生產(chǎn)成本高 ， 工藝不成熟 ， 更重要的是內(nèi)電阻大 ， 無法適應大密度電流放電 ， 難以應用于大功率的動力電池 。 負極材料 主導鋰離子電池市場的負極材料 —— 石墨 優(yōu)點： 價格低廉 ， 來源廣泛 。 缺點： 電容量小 ， 理論僅為 372mAh/g， 循環(huán)使用衰減大 ， 壓實密度低 。 未來可能應用的負極材料 —— 非碳基負極材料 ， 例如過渡金屬氧化物 、 硅基材料和合金材料 。 優(yōu)點： 電容量遠超于石墨 。 缺點： 存在一個致命的體積膨脹效應，循環(huán)性能較差。 表 1 幾種負極材料的理論比容量 正極材料 理論容量 正極材料 理論容量 石墨 372mAh/g Cu6Sn5 608mAh/g Si 4200mAh/g Sn 992mAh/g SiB3 922mAh/g SnO2 500mAh/g Fe2Al5 543mAh/g Fe2O3 924mAh/g 為什么選擇石墨烯？ ?可以直接作為鋰離子電池的負極 ?可以用作修飾提高負極的電容量 ?可以提高電極電導率同時作為電流收集物質(zhì) ?可以降低 Si基及金屬氧化物負極材料的體積膨脹效應 ?可以縮短鋰離子電池的充電時間和增加鋰離子電池的功率密度 ？ 二、石墨烯的簡介 石墨烯（ Graphene）是是一種由碳原子以 sp2雜化軌道組成，碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構薄膜。其 厚度 只有 ,僅為頭發(fā)的 20萬分之一，被認為是構建其它維數(shù)碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維納米碳管、三維石墨）的基本單元，具有極好的結晶性、力學性能和電學質(zhì)量。
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