Grafen er et materiale som er hentet fra grafitt og er sammensatt av rent karbon, som er et av de viktigste elementene i naturen .GrafenoksidpulverSom en ny type materiale, har det stort applikasjonspotensialet i energilagringsfelt som litiumbatterier, litium-svovelbatterier, luftbatterier, hydrogenlagring og superkapasitorer . grafen har ekstremt høy elektronmobilitet, spesifikk overflate, strekk og utmerket fleksibilitet.. Litiumlagringskapasitet og bedre hurtigladningsytelse, men hjelper også
1. grafenstruktur og egenskaper
Grafen er et todimensjonalt nano-materiale sammensatt av karbonatomer, og presenterer en sekskantet gitterstruktur som ligner en honningkake . CC-bindingslengden på grafen er 0 . 141 nm, og dens teoretiske tetthet er omtrent 0 . 77 mg. Tykkelsen på grafen er bare diameteren til et enkelt karbonatom.
Karbonatomer deltar i hybridisering på en SP² -måte, slik at elektroner kan føre jevnt mellom lag .
Derfor har grafen utmerket elektrisk ledningsevne og er for tiden materialet med den laveste resistiviteten som
Det grunnleggende arbeidsprinsippet for grafenbatterier ligner det for tradisjonelle litium-ion-batterier, med hovedforskjellen som ligger i bruken av elektrodematerialer .
I grafenbatterier er elektrodene typisk laget av grafenbaserte komposittmaterialer, som gjør det mulig for batteriene å ha høyere elektrisk ledningsevne og raskere ionoverføringshastighet .Det høye overflatearealet til grafen gir mer aktive steder, noe som gir lagring av flere ladninger og øker dermed energitettheten til batteriet .
Grafenmaterialer har utmerket termisk ledningsevne . Det teoretiske romtemperatur termisk ledningsevne til et enkeltlagsmateriale kan nå 3000-5000 w/(m · k) . Denne egenskapen kan brukes til å studere varmeavledningen under operasjonen med batter {}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Grafenmaterialer har utmerkede mekaniske egenskaper og er et materiale med ekstremt høy seighet og styrke . De kan brukes til å utvikle og studere fleksible elektrodematerialer .
2. Fordelene med grafen i batteriapplikasjoner
2.1 Ultrahøy elektrisk ledningsevne
Elektronmobiliteten til grafen er ekstremt høy, slik at elektronene kan bevege seg raskt innenfor materialet, og derved øke ladehastigheten til batteriet . I henhold til relevante data betydelig kan ladehastigheten til grafenbatterier nå 5 til 10 ganger den for tradisjonelle litiumbatterier .
2.2. Forbedret energitetthet
Atomstrukturen til grafen gir mulighet for et større overflateareal og elektrokjemisk aktivitet, som hjelper batterier med å lagre mer energi og øker den generelle energitettheten til batteriet .
2.3. Forbedret termisk stabilitet
Den utmerkede termiske konduktiviteten til grafen hjelper med termisk styring av batterier under lading og utslipp, noe som kan redusere termiske løpende hendelser og forbedre sikkerheten til batteriene .
2.4. miljøvennlighet
Grafen kan masseproduseres gjennom metoder som kjemisk dampavsetning, noe som er mer miljøvennlig sammenlignet med produksjonsmetodene til tradisjonelle batterimaterialer .
3.Påføringen av grafen i litium-ion-batterier
3.1 grafen negativ elektrodemateriale
Grafen brukes direkte som det negative elektrodematerialet
Graphene har utmerket elektrisk ledningsevne, men den todimensjonale mikroskopiske strukturens tendens til å stable lett å føre til utilfredsstillende forskning på uavhengige grafenelektrodematerialer . De viktigste manifestasjonene er dårlig hastighet på batteriet og lav syklusseffektivitet, etc .
Grafenkompositt negativ elektrode materialer
At present, the main graphene negative electrode composite materials include: transition metal oxide/graphene composite materials and graphene-modified silicon-based materials, etc. The research direction of this type of composite materials is to utilize the conductive properties and structural characteristics of graphene materials to assist nanomaterials, improve the lithium-ion transmission rate, thereby enhancing the rate performance of litium-ion-batterier og kompensere for mangler og mangler ved råvarer .
3.2. Graphene Conductive Agent
Den grunnleggende funksjonen til ledende middelmaterialer er å etablere raske ion-overføringskanaler mellom de aktive partiklene til elektrodene, og dermed øke hastigheten på elektronoverføring . karbonbaserte materialer har fordelene med lett vekt, høy ledning, høy termisk ledning og god kjemisk stabilitet .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} er for øyeblikket. Agenter som ledende grafitt og ledende karbon svart i karbonbaserte materialer kan ikke lenger oppfylle markedskrav . Forskningen og utviklingen av nye ledende midler er imperativ .
- Graphene Monolayer ledende middel
Grafen viser som et todimensjonalt nanomateriale utmerket elektrisk ledningsevne . grafen med et stort spesifikt overflate er festet til overflaten til de positive elektrodepartiklene og fletter sammen med hverandre for å danne en stor høyhastighets ledende nettverk . denne kan effektivt øke migrasjonshastigheten av lit-lit-lit-lit-lit-lit-lit-lit-lit-lit-lit-lit-lit-lit-litRium.}.
Når det til det konvensjonelle ledende middelet .
- Grafen og karbon svart kompositt ledende middel
Når grafen og karbon svart kombineres for å danne et sammensatt ledende middelmateriale, er et stort antall todimensjonale grafittark jevnt pakket rundt den originale nettverkskarbon-svart struktur . Gapene mellom arkene er fylt med karbon svart, og serverer som rammestrukturen .}}}}}}}}}}}
Gjennom kooperativ ledning blir den opprinnelige todimensjonale ledningen på punktene transformert til tredimensjonal ledning på punktene . Samtidig er problemet med grafenstabling og aggregering løst, og den strukturelle stabiliteten og ledningseffektiviteten forbedres .
- Grafen og karbon nanorør kompositt ledende tilsetningsstoff
Når grafen/karbon nanorør tilsettes som ledende tilsetningsstoffer til litium-ion batterimaterialer, kan de to danne et tredimensjonalt ledende nettstednettverk .
Karbon-nanorør løper gjennom hvert lag med grafenark, og transformerer det originale todimensjonale ledende rommet til en tredimensjonal brostruktur for overføringskanaler . Det gir en raskere og jevnlig elektronisk ledning, betydelig forbedring av transmisjonseffektiviteten til batteripositiv elektrot og transmisjonsstrømmen som gir en batteri-3-3-3-3. Karbon nanorør forbedrer effektivt stabiliteten til grafenstrukturen, og forhindrer agglomerering og akkumulering .
4.Grensesnittmodifisering av solid-state-batterier
For tiden er det gjort betydelige fremskritt i forskningen av faste elektrolytter med høy ledelse av faste elektrolytter ..
I det negative elektrode-grensesnittregionen kan det tredimensjonale grafenrammen, laminerte plater og hule kuler hemme dannelsen av litiumdendritter og volumutvidelsen av elektroden under lading .
I det positive elektrodegrensesnittregionen kombineres grafen med elektrodematerialet og elektrolytten for å forbedre ladningsoverføringen . i tillegg fungerer grafen som et buffersjikt, forbedrer grensesnittkompatibiliteten og forbedrer derved den totale ytelsen til batteriet .
Acey IntelligentEr spesialisert i å forske og produsere avansert utstyr for litium-ion-batterier . Vi kan ikke bare tilby one-stop-løsning for litiumionbatteriproduksjonslinje for sylindrisk batteri, myntcelle, pouch celle, men også gi batteri, med batteri, hvis du er ny på litium batteri, og vil ha en litium batteri, Pakkemonteringslinje, vi kan gi deg profesjonell teknisk support og veiledning, ta gjerne kontakt med oss!