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孙子其 窦士学NSR综述:二维材料的调控策略助力锂电池发展

2017-08-02 11:07来源:材料人关键词:锂电池电动汽车智能电网收藏点赞

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2.3 碳纳米管(CNTs)杂化

碳纳米管(CNTs)是典型的一维碳纳米结构,具有优异的导电性,机械性能和化学稳定性。通过金属氧化物或硫化物与纳米管杂化,可以显著地增强电导率。而且碳纳米管可以有效的分散纳米粒子,避免严重团聚问题。不过,碳纳米管的表面是化学惰性的,在纳米粒子沉积之前,一般需要对纳米管进行修饰或功能化。


图4 二维纳米材料与碳纳米管(CNTs)杂化

2.4 有机导电高分子杂化

一些有机高分子导电聚合物,包括聚吡咯(PPy),聚乙炔(PA),聚噻吩(PTH)和聚苯胺(PANI),也用来与金属氧化物或硫化物杂化。但该杂化物稳定性比较差,需要进一步改进。

2.5 金属纳米粒子杂化

一些金属纳米粒子,包括银,铜,金,镍等也被用作导电基体。其中,银纳米粒子由于其优异的本征导电性而被广泛研究。与碳相比,银纳米粒子还具有更高的刚性和更低的可变形性。此外,银纳米粒子的存在可以使得层间距增加,有利于于锂离子嵌入和脱嵌。


图5 二维纳米材料与导电聚合物或金属纳米粒子杂化

3 策略二:边缘或表面功能化策略

3.1 掺杂工艺

该工艺主要涉及将活性原子或离子掺杂到石墨烯和金属氧化物纳米片中,以提高其作为锂离子电池电极材料的电化学性能。最典型的是杂原子掺杂石墨烯。为了克服石墨烯骨架的结构限制,将某些杂原子(如氮,氟,氯,溴,硫,磷,硼等)引入到石墨烯框架中,可以改变表面吸附能,减少离子扩散阻挡层,从而提高电池性能。此外,由于与杂原子的协同机制,这些掺杂的石墨烯纳米材料往往具有比石墨烯更高的理论容量。


图6 利用掺杂工艺进行边缘/表面功能化

原标题:孙子其&窦士学NSR综述:二维材料的调控策略助力锂电池发展
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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