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用于电化学储能装置的石墨烯材料:机遇与挑战

2017-05-03 09:56来源:材料人作者:李伦关键词:储能石墨烯电化学储能装置收藏点赞

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3LIBs中的石墨烯材料

3.1石墨烯阳极材料

当锂离子插入时,石墨阳极的理论容量为372mAh/g,形成LiC6。具有丰富多孔结构的碳具有较高的容量,因为它们为Li吸附和反应提供了更多的活性位点和空间。与这些碳相比,石墨烯具有更大的表面积,并且不具有复杂的孔结构。这有利于提高能量密度和功率密度,因为石墨烯的两面可以承载Li离子,并且对Li扩散的抵抗力非常低。石墨烯直接用作阳极材料的电化学性能在早期阶段已经进行了研究。通过化学还原GO和石墨氧化物的热光热剥离来制备石墨烯,并且它们表现出比母体石墨高得多的容量,范围为500mAh/g至1000mAh/g。

图3掺杂石墨烯的XPS光谱图

石墨烯是提供设计和制备具有不同的可调结构的碳材料的单元,如3D石墨烯框架和石墨烯膜,已经被研究为LIB的替代阳极。与不规则聚集的石墨烯相比,3D石墨烯框架对于储能装置更有前途,因为它们具有大的SSA,连续的电子传输途径和快速的离子扩散特性以及优异的机械强度。

图4基于石墨烯的纳米结构的组装过程方案

图5基于两个石墨烯电极表面之间的Li离子交换来设计大功率和高能量密度电池的新策略

图6基于石墨烯纸的组装的柔性LIB

尽管通过功能化可以提高石墨烯阳极的容量,但容量并不是唯一的问题,其他因素也需要考虑实际应用。使用石墨烯作为阳极的主要缺点是其低库仑效率(CE),特别是在第一个循环中,循环的稳定性差,这可能是因为Li离子与含氧官能团的反应以及纳米空间中SEI的形成和缺陷。

原标题:清华深研院能源材料团队综述:用于电化学储能装置的石墨烯材料:机遇与挑战
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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