Графен - це матеріал, витягнутий з графіту і складається з чистого вуглецю, який є одним з найважливіших елементів у природі .}Порошок оксиду графену, як новий тип матеріалу, має чудовий потенціал застосування в полях зберігання енергії, таких як літієві батареї, літієві-сульфюрні батареї, повітряні батареї, зберігання водню та суперкапактори . графен володіють надзвичайно високою мобільністю електронів, специфічною поверхнею, міцністю на напругу та великою гнучкістю., не можна лише отримати енергію, що отримує живуть, а також літрю батареї. Літієва ємність зберігання та краща швидка зарядка, але також допомагає подолати твердоплідні технології інтерфейсних проблем із твердотільними акумуляторами .
1. Структура та властивості графену
Графен-це двовимірний наноматеріал, що складається з атомів вуглецю, що представляє шестикутну структуру решітки, що нагадує сотну, . Довжина зв'язку CC графена-0 . 141 нм, а його теоретична щільність-приблизно 0 . 77 мг/м. Товщина графена - це лише діаметр одного атома вуглецю.
Атоми вуглецю беруть участь у гібридизації SP², що дозволяє електронам плавно проводити між шарами .
Тому графен має чудову електричну провідність і в даний час є матеріалом з найнижчим опором, відомим . Це одна з причин, чому графен має широкі перспективи в галузі батарей .
Основний принцип роботи графенових акумуляторів схожий на традиційні літій-іонні батареї, з основною різницею, що лежить у використанні електродних матеріалів .
У графенових батареях електроди, як правило, виготовляються з композитних матеріалів на основі графену, що дозволяє акумуляторам мати більш високу електропровідність та швидшу швидкість передачі іонів .Висока площа поверхні графену забезпечує більш активні ділянки, що забезпечує зберігання більшої кількості зарядів і тим самим збільшує щільність енергії акумулятора .
Графітові матеріали мають відмінну теплопровідність . Теоретична термічна провідність кімнати-температури одношарового матеріалу може досягти 3000-5000 w/(m · k) . Це властивість може бути використана для вивчення проблеми дисипації тепла під час операції батарей .
Графенові матеріали мають чудові механічні властивості і є матеріалом з надзвичайно високою міцністю та міцністю ., вони можуть бути використані для розробки та вивчення гнучких електродів матеріалів .
2. Переваги графену в додатках акумулятора
2.1 Ультра-висока електропровідність
Електронна рухливість графену надзвичайно висока, що дозволяє електронам швидко рухатися в матеріалі, тим самим значно збільшуючи швидкість зарядки акумулятора . За відповідними даними, швидкість зарядки акумуляторів графену може досягати в 5-10 разів від традиційних літієвих акумуляторів .
2.2. Підвищена щільність енергії
Атомна структура графена дозволяє забезпечити більшу площу поверхні та електрохімічну активність, що допомагає акумуляторам зберігати більше енергії та збільшує загальну щільність енергії акумулятора .
2.3. Поліпшена термічна стабільність
Відмінна теплопровідність графена допомагає в тепловому управлінні акумуляторами під час зарядки та розряду, що може зменшити термічні випадки втечі та підвищити безпеку батарей .
2.4. Екологічна доброзичливість
Графен може бути масово вироблений за допомогою таких методів, як хімічне осадження пари, що є більш екологічним порівняно з методами виробництва традиційних матеріалів акумуляторів .}
3.Застосування графену в літій-іонних батареях
3.1 Матеріал від'ємного електрода графену
Графен безпосередньо використовується як негативний електродний матеріал
Графен має чудову електричну провідність, але тенденція його двовимірної мікроскопічної структури до складання легко призводить до незадовільних досліджень незалежних матеріалів Graphene Elector . Основними проявами є низька швидкість ефективності акумулятора та низького циклу, тощо .}}}}}}}}}}}
Графенові композитні негативні електроди матеріалів
В даний час основні композитні матеріали з негативними електродами графену включають: композитні матеріали оксиду/графенового металу та графенові модифіковані кремнієві матеріали тощо. Для недоліків та недоліків сировини .
3.2. Графеновий провідний агент
The basic function of conductive agent materials is to establish fast ion transmission channels between the active particles of the electrodes, thereby increasing the speed of electron transmission. Carbon-based materials have the advantages of light weight, high conductivity, high thermal conductivity, and good chemical stability. They are currently the most widely used type of conductive agent. However, traditional conductive agents such as Провідний графіт та електропровідний вуглець у матеріалах на основі вуглецю вже не можуть відповідати ринковим потребам . Дослідження та розробка нових конструкційних агентів є обов'язковим .
- Пробіг
Графен, як двовимірний наноматеріал, має відмінну електричну провідність. Графен з великою питомою поверхнею прикріплюється до поверхні частинок позитивного електрода і переплітається один з одним, формуючи величезну високошвидкісну провідну мережу. Це може ефективно збільшити швидкість міграції літієвих іонів та електронів.
In the case of low-rate charge and discharge batteries, as the amount of graphene added increases, the discharge specific capacity first increases and then decreases. Compared with commercial conductive agents, adding a small amount of graphene can achieve good conductive effect and the battery performance is also improved accordingly. However, when the battery undergoes high-rate charge and discharge, the performance of using graphene alone as a conductive agent is inferior to that of звичайний провідний агент .
- Графен та вуглець чорного композитного провідного агента
Коли графен і вуглець чорний поєднуються для формування складеного матеріалу провідного агента, велика кількість двовимірних графітових листів рівномірно обгортається навколо оригінальної мережевої вуглецевої чорної структури . прогалини між аркушами наповнені вуглецевим чорним, слугуючи структурою рамки .}
Завдяки кооперативній провідності початкова двовимірна провідність у точках перетворюється на тривимірну провідність у точках .}}}}
- Графенова та вуглецева нанотрубка композиційна провідна добавка
Коли нанотрубки графену/вуглецю додаються як провідні добавки до літій-іонних акумуляторних матеріалів, вони можуть утворювати тривимірну струмопровідну мережу сайту .
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 вуглецеві нанотрубки ефективно підвищують стабільність графенової структури, запобігаючи агломерації та накопиченню .
4.Модифікація інтерфейсів твердотільних акумуляторів
В даний час було досягнуто значного прогресу в дослідженнях твердих електролітів з високою провідністю. Однак властивості змочування на твердотільному контакті, що утворюється з електродами, є незадовільними, що негативно впливає на інтерфейсний опір, хімічну сумісність та стабільність інтерфейсу.
У негативній області інтерфейсу електрода тривимірна графенова рамка, ламіновані пластини та порожнисті сфери можуть інгібувати утворення літій дендрити та розширення об'єму електрода під час зарядки .
У регіоні позитивного електрода інтерфейс графен поєднується з електродним матеріалом та електролітом для поліпшення перенесення заряду . додатково графен діє як буферний шар, підвищуючи сумісність інтерфейсу і тим самим покращуючи загальну продуктивність акумулятора .}}}
Acey інтелектуальнийспеціалізується на дослідженні та виготовленні обладнання високого класу для літій-іонних акумуляторів ., ми можемо не лише забезпечити єдине рішення для літієвого іонного виробництва акумуляторної батареї для батареї батареї циліндричної акумуляторної батареї, а також для літієвої акумуляторної акумулятора Масштабна лінія, ми можемо надати вам професійну технічну підтримку та рекомендації, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами!