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    你了解鋰離子電池負極材料重要有什么特性嗎?

    鉅大LARGE  |  點擊量:832次  |  2021年02月20日  

    然而,碳納米管直接作為鋰離子電池負極材料時,會存在不可逆容量高、電壓滯后及放電平臺不明顯等問題。如Ng等采用簡單的過濾制備了單壁碳納米管,將其直接作為負極材料,其首次放電容量為1700mAh/g,可逆容量僅為400mAh/g。


    碳納米管在負極中的另一個應用是與其他負極材料(石墨類、鈦酸鋰、錫基、硅基等)復合,利用其獨特的中空結構、高導電性及大比表面積等優點作為載體改善其他負極材料的電性能。如郭等采用化學氣相沉積法,在膨脹石墨的孔洞中原位生長碳納米管,合成了膨脹石墨/碳納米管復合材料,其首次可逆容量為443mAh/g,以1C倍率充放電循環50次后,可逆容量仍可達到259mAh/g。碳納米管的中空結構及膨脹石墨的孔洞,供應了大量的鋰活性位,而且這種結構能緩沖材料在充放電過程中出現的體積效應。


    石墨烯


    2004年英國Manchester大學研究者首次發現石墨烯材料,并獲得諾貝爾獎。石墨烯是一種由碳六元環形成的新型碳材料,具有很多優異的性能,如大比表面(約2600m2g-1)、高導熱系數(約5300Wm-1K-1)、高電子導電性(電子遷移率為15000cm2V-1s-1)和良好的機械性能,被作為鋰離子電池材料而備受關注。


    石墨烯直接作為鋰離子電池負極材料時,具有非常可觀的電化學性能。試驗室曾采用水合肼作為還原劑、制備了叢林形貌的石墨烯片,其兼具硬碳和軟碳特性,且在高于0.5V電壓區間,表現出電容器的特性。


    石墨烯負極材料


    石墨烯負極材料在1C放電倍率下,首次可逆容量為650mAh/g,100次充放電循環后容量仍可達到460mAh/g。石墨烯還可作為導電劑,與其他負極材料復合,提高負極材料的電化學性能。如Zai等采用超聲分散法制備了Fe3O4/石墨烯復合材料,在200mA/g的電流密度下放電,經過50次循環后,容量為1235mAh/g;在5000和10000mA/g電流密度下放電,經過700次循環后,容量分別能達到450mAh/g和315mAh/g,表現出較高的容量和良好的循環性能。


    鈦酸鋰


    尖晶石型鈦酸鋰被作為一種備受關注的負極材料,因具有如下優點:


    1)鈦酸鋰在脫嵌鋰前后幾乎零應變(脫嵌鋰前后晶胞參數a從0.836nm僅變為0.837nm);


    2)嵌鋰電位較高(1.55V),防止鋰枝晶出現,安全性較高;


    3)具有很平坦的電壓平臺;


    4)化學擴散系數和庫倫效率高。


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