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2、“石墨烯电池”产业化有前景吗?
李喜飞教授认为,石墨烯如果取代的是比较昂贵的材料,那么其才有经济的可行性,“比如说把很少的石墨烯包在NCM三元材料、负级材料上,我觉得比较靠谱。因为现在三元材料、负级材料是大家很关注的问题,把这些问题都解决了,就是一个高附加值的东西。包括燃料电池催化剂,比如说PT(铂),把它的问题能解决了,这个附加值是很高的,我个人认为是在这些领域还是很有前景的、很有潜力的。”
三、石墨烯在锂离子电池的应用探索
石墨烯在锂离子电池正极、负极、复合材料、导电剂都有不同应用。在李喜飞教授看来,石墨烯在复合材料的应用比较靠谱,因为复合材料领域石墨烯的用量不是特别大,但石墨烯的附加值提高了很多。(以下内容据李喜飞演讲整理)
1、石墨烯和负极材料复合
石墨是现在锂离子电池负极材料里的主流产品,但其缺点是比容量低,比如其比容量只有372毫安时/克,现在商用的石墨的负极材料基本在330毫安时/克左右。现在也有新开发的新一代锂离子电池负极材料(比如硅),但高容量的锂离子电池负级材料有一个很大的缺点,就是体积膨胀。
但石墨烯也能做负极材料,因为石墨烯有很多的优点,比如说机械强度高,导电性好等,可以利用这些优点来构造一些复合材料,从而提高高体积膨胀率的负级材料的一个循环性。
在种种材料中,李喜飞教授采用水热法和无定型的二氧化锡和石墨烯进行复合,其循环稳定性良好。他展示最好的一个样品,循环了150次以后其容量还可以保持接近800毫安时/克。
2、石墨烯和正极料复合
石墨烯如何和正极材料复合?李喜飞尝试把石墨烯包裹在一个材料的表面,来改善它的性能。
五氧化二钒的表面我们可以很均匀的包覆一层石墨烯,可以很好地提高比容量和循环性能。为什么石墨烯能给我们带来很好的循环性能,这里面很大的一点就是Rct(电荷转移变阻)大大的降低了。
在这个基础之上,换了另外一个体系叫二氧化钒,得到了类似的结果。后来对这个方法进行了很大的扩展,比如说把这个方法扩展在二氧化锡的表面等,得出结论是:石墨烯很均匀地把这些材料(不管是管或球状,还是立体,都能很均匀包裹住,且石墨烯的含量基本是在1%—2%)。除了上述粉末的包覆,也可能在一个机理里面包覆,比如在泡沫镍的表面很均匀的包覆一层石墨烯。
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