Насколько важен графен в области литиевых батарей?

Производительность графена, без сомнения, но можно ли его использовать для литий-ионных батарей? »Графен утверждает, что в настоящее время на рынке батарея является концепцией неточной, точной речи - в основном добавляют немного графена в материалы, чтобы улучшить качество лития. Аккумуляторная часть производительности, может быть названа графеновыми литий-ионными батареями. Не исключайте лабораторию в графене в качестве анодных материалов литиевой батареи или суперконденсатора, но спрос высок. В заключение, приправу графена можно использовать в качестве литиево- ионный аккумулятор, но в качестве защитного материала не подходит.

1. Структура и свойства графена.

Физическая структура: графен, представляет собой тонкую пленку из одного атомного слоя атомов углерода, толщиной всего 0,34 нм, толщина одного слоя эквивалентна ста пятидесяти тысячам диаметра человеческого волоса. Известны в мире самые тонкие, самые твердые наноматериалы, проницаемые для света и способные складываться. Поскольку только слой атома, движение электронов ограничено в одной плоскости, графен имеет новые электрические свойства. Удельная поверхность графена около 2630 м2 / г, теплопроводность 5000 Вт / м; К.

Электрические свойства: графен обладает уникальными свойствами и обладает безмассовыми фермионными свойствами Дирака. Подвижность электронов может составлять до 2 x 105 см2 / Вт · с, что примерно в 140 раз больше подвижности электронов в кремнии, арсениде галлия в 20 раз, высокая температурная стабильность, электрическая проводимость до 108 Ом / м, поверхность Сопротивление составляет около 31 Ом / кв (310 Ом / м2), что ниже, чем у меди или серебра, это лучшая проводимость материала при комнатной температуре.

Кроме того, носитель и электроны в графеновой дырке-носителе полуцелого квантового эффекта Холла могут наблюдаться с помощью электрических полей, изменяющих химический потенциал, и в условиях комнатной температуры наблюдался такой, как у графена Новоселов, квантовый эффект Холла.

2. Роль графена в литий-ионных батареях.

Это связано с тем, что графен с нанометровым эффектом размера, как указано выше, имеет большую удельную поверхность, хорошую электропроводность и отличные механические свойства, такие как графен, которые широко исследуются учеными во всем мире, и создал концепцию «графен-литиевой батареи». ,

1) анодные материалы

Графен, благодаря своей уникальной двумерной структуре, отличной способности пропускания электронов и преимуществам большой удельной поверхности, имеет огромный потенциал для замены графита в качестве анодного материала нового поколения литий-ионных аккумуляторов. Механизм хранения графена лития подобен другим углеродным материалам. , перезаряжаемый ион лития из положительного выхода после того, как слой углеродного материала, внедренный в электролит, образуется между образованием Li2C6, разряжая ион лития обратно на анод. Из-за специальной двумерной структуры графена, когда расстояние между ламелями больше 0,7 нм, графен может храниться по обе стороны от иона лития, в то же время из-за складчатости графена также можно сэкономить литий, поэтому теоретически емкость может быть вдвое больше, чем у графита, выше 744 мАч / г.

Кроме того, графен для микро / наноразмеров, графит намного меньше, чем тело, делает путь диффузии ионов лития короче, расстояние между слоями графена обычно намного больше, чем у графита, а также обеспечивает перенос ионов лития больше каналов.По сравнению с графитом, графен поскольку катод более выгоден для улучшения характеристик батареи. С тех пор, как была выдвинута концепция графеновых батарей, многие результаты академических исследований показали, что обратимая емкость графеновых литиевых батарей может достигать более 500 мАч / г и иметь превосходный коэффициент производительности. Лабораторные условия с катодом литий-ионной батареи с методом CVD и восстановлением гидразингидрата, вакуумным всасывающим фильтром, сублимационной сушкой и т. д. Подготовка графена, чешуек или полых сфер не идентична.

2) графен как проводящий агент

Основная роль заключается в улучшении электропроводности проводящего агента за счет ионной проводимости электролита, а электроны проводимости отсутствуют, поэтому проводящий агент должен способствовать быстрому проникновению электроники через живые материалы. Кроме того, проводящий агент может также улучшить работоспособность полюсного наконечника, способствовать проникновению электролита в полюсный наконечник, снизить удельное сопротивление, чтобы продлить срок службы литий-ионных батарей.

В настоящее время обычно используются SP, проводящий агент ацетиленовой сажи и т. Д., Традиционная сажа в виде шара, при этом смешанный живой материал легче смешивается друг с другом, но контакт формируется как малый контакт и ограничивает проводящую роль, увеличивает проводимость Содержание агента.Но графен имеет пластинчатую структуру, для точки контакта с активными веществами - поверхностный контакт, может максимизировать роль проводящего агента, уменьшая количество проводящего агента, и может использовать больше активных веществ, улучшая емкость литиевой батареи. Листы графена также являются его недостатком, лист графена в растворителях труднее диспергировать, с большей вероятностью воссоединиться вместе, но необходимо увеличить количество графена. В то же время, пластинчатая структура для диффузии ионов лития, вызывает внутреннее сопротивление ячейки увеличивается, выход из строя аккумулятора.

Теоретически сверхбыстрая проводимость графена может улучшить быстродействие батареи, но факт в том, что монолитный слой графена в результате препятствовал диффузии ионов лития, особенно в большом соотношении при зарядке и разрядке внутри батареи, усугубляющей поляризацию. , разрядная емкость аккумулятора. Сопутствующие исследования показали, что в условиях слабого разряда использование графена частично заменяет проводящую сажу до определенной степени, уменьшает проводящий агент, улучшает плотность энергии батареи, что очень хорошо.

3. Индустриализация графеновых литиевых батарей?

Лабораторные исследования и разработки анодных материалов при условии получения графена и графена. Успешный пример промышленного производства проводящего агента в производстве графеновых литий-ионных аккумуляторов обеспечивает прочную научную базу для исследований, так какова реальность корпуса графен-литиевой батареи ?

Первый продукт - продукт компании east lumena electric, выпущенный в 2016 году "ene king". 8 июля 2016 года компания east lumena Electric в диаоютаи провела запуск продукта литий-ионной батареи с графеном, запустила первую в мире основу графена - ионно-литиевый "king ene" аккумуляторные товары.

Второй продукт - Huawei, выпущенный в декабре 2016 года, первый в отрасли высокотемпературный и долговечный литиевый аккумулятор с графеном. Добавление графена, прорыв в технологии высокотемпературных литий-ионных аккумуляторов происходит в основном по трем аспектам: добавление специальных добавок в электролит, удаление следов вода, избегайте высокой температуры разложения электролита; Анод батареи с модифицированным большим монокристаллическим тройным материалом, улучшает термическую стабильность материалов; В то же время, используя новый материал графен, который может реализовать литий-ионный аккумулятор между окружающей средой и эффективным рассеивание тепла.

В третьем продукте упоминаются средства массовой информации о электричестве восточного люмена и лучшая «отечественная графеновая батарея», это тот факт, что графен в диафрагме ...

На рынке, конечно, постоянно появляются все виды патентов на графен-литиевые батареи, но они также остаются только на стадии патентования. В том числе Samsung, Panasonic, LG и т. Д. Имеют заявки на патенты, связанные с графеном. рынок графеновых литий-ионных батарей для массового производства.

4. Подводя итоги

Производительность графена, без сомнения, но можно ли его использовать для литий-ионной батареи? С небольшим макияжем, имхо, графен не подходит для литий-ионных батарей, учтите следующее:

1. Проблема стоимости

Использование графена в качестве проводящего агента стоит намного дороже, чем средняя сажа, стоимость литий-ионных батарей является ключевым контролирующим фактором, не снижает стоимость сырья, даже если электрические характеристики графена хорошие, затраты на потребление тонны сотен тысяч производителей аккумуляторов также не могут себе позволить использовать.

2. Проблемы процесса

Процесс решения проблем структуры графенового листа в основном заключается в приготовлении электродной пасты. Электродная паста имеет хорошую текучесть, дисперсию и подходящую вязкость. Лист графена в дисперсии электродной пасты является очень сложной проблемой, особенно в электродную пасту нельзя добавлять диспергатор, чтобы помочь Площадь поверхности графена велика, так как седиментационная стабильность суспензии имеет большое влияние, и нет никакой гарантии, что консистенция каждой партии повлияет на производительность батареи.

3. Прочие факторы

Структура листа графена диффузии иона лития, легко вызвать серьезную поляризацию батареи, что снижает емкость батареи. Графен имеет множество функциональных групп на поверхности небольшой раны на поверхности графена, добавление слишком большого количества не только снизит плотность энергии батареи, но и может увеличить количество жидкого электролита, с другой стороны, также увеличивает и побочную реакцию электролита и влияют на сексуальные циклы, могут даже вызвать проблемы с безопасностью.

Претензия на рынке в настоящее время «графеновая батарея» является неточной концепцией, точная речь в основном заключается в добавлении немного графена в материалы, чтобы улучшить часть характеристик литий-ионных батарей, может потребоваться графен для литий-ионных батарей. . Не исключайте лабораторию из графена в качестве материала анода для литиевой батареи или суперконденсатора, но спрос на него выше. В заключение, графен может использоваться в качестве литий-ионной батареи, но в качестве защитного материала не подходит.

Страница содержит содержимое машинного перевода.