[产品库]主题： 石墨烯作为锂离子电池材料特点-石 ... 发布者： 汤经理
08/19/2016
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石墨烯作为锂离子电池材料特点-石墨制品
石墨烯是只有一个碳原子层厚度的石墨，具有理想的二维晶体结构，碳原子通过SP2杂化成键，与周围其他三个碳原子以C—C单键相连，同时每个碳原子剩有一个垂直于石墨烯平面的p电子，未成对的p电子在与平面垂直的方向形成π轨道，可以在石墨烯晶体结构中自由移动，从而使得石墨烯石墨制品具有良好的导电性能。
但是，二维晶体在热学上不稳定，透射电镜观察及电子衍射分析表明单层石墨烯并不是完全平整的，而是呈现出本征的微观的不平整，在平面方向发生角度弯曲。扫描隧道显微镜观察表明纳米级别的褶皱出现在单层石墨烯表面及边缘。这种褶皱起伏变化可以导致静电的产生，从而使得石墨烯在宏观易于聚集，很难以单片层存在。 石墨烯只有一个碳原子厚度，并且是己知材料中至薄的一种，然而却非常牢固坚硬，它比钻石还强硬，其强度比钢铁还高100倍。石墨烯也是目前己知导电性能至出色的材料，其电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。此外，石墨烯还具有许多优异的性能:如较高的杨氏模量、热导率、较高的载流子迁移率、巨大的比表面积、铁磁性等等。这些优越的性质及其特殊的二维结构使得科学家认为石墨烯拥有非常美好的发展前景。其中在储能领域，石墨烯可以作为锂离子电池、超级电容器、太阳能电池和燃料电池等储能器件的电极材料。
石墨烯作为锂离子电池的电极主要有以下几个特点：
第一：
石墨烯具有优良的导电和导热特性,具有良好的电子传输通道, 而良好的导热性能也确保了其在使用中的稳定性
第二：
石墨加工的石墨烯片层间距大于结晶性良好的石墨，使得锂离子在石墨烯片层之间的扩散通畅，有利于锂离子的扩散传输。因此，石墨烯基电极材料同时具有良好的电子传输通道和离子传输通道，非常有利于锂离子电池功率性能的提高；
第三：
石墨烯是单层碳原子，上下表面均可以存储锂离子，并且由于制备过程中引入了缺陷、边缘悬挂键等，这些位臵均可以存储锂离子，所以存储容量大大提高了
第四：
嵌锂电位高，充放电曲线陡峭，没有明显的电压平台，存在电压滞后现象。
此外，石墨烯/金属(金属氧化物)复合材料作为锂离子电池负极材料也有一定的结构优势和性能优势。在锂离子的脱插过程中，石墨烯稳定的骨架结构缓冲了金属氧化物晶格的膨胀，减少了锂离子脱插过程对材料晶格的破坏，从而延长材料的循环寿命；另一方面，网状结构的石墨烯在复合材料中起到导电网络的作用，极大的提供高了锂离子在材料的迁移速率，从而提高了材料的倍率性能。
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最后更新: 2016-08-19 10:59:24
