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简述碳世界石墨烯在锂离子电池中究竟能起到多大作用

文章来源:碳能润滑油 人气: 发表时间:2017-02-23
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  2016年12月《Advanced Materials》有一篇综述文章,Critical Insight into the Relentless Progression Toward Graphene andGraphene-Containing Materials for Lithium-Ion Battery Anodes, DOI:10.1002/adma.201603421,论述了石墨烯作为锂电池负极材料的研究现状,该文章作者指出但这一领域并没有真正重要的进展。
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   一、对于石墨烯在电池中的应用,往往避重就轻。研究通常关注质量比容量,然而石墨烯的多孔、低密度导致其体积比容量低,这在实际应用中更加重要,而研究者通常对此视而不见。文献通常将石墨烯的作用归因于其提高了电导率,然而石墨烯多孔的结构有利于锂离子传导,对这一问题的关注相当少,众多文献在对照组实验中也从来没考虑过这一问题。
  二、论文发布的结果通常为半电池的测试结果,极具误导性。对于新材料的研究通常使用半电池测试,其对电极为金属锂。然而,单电极的能量密度、功率密度的实际上是无意义的,且极具误导性。在半电池体系下,充放电电压和库仑效率是更重要的指标。对材料进行全电池测试,方能得到更加公允、可靠的评估结果。
  三、石墨烯作为负极材料优势有限。单纯的石墨烯作为活性材料,石墨烯仅在几个特定的方面(低温性能、高功率输出等)优于商用石墨负极。(需要强调,在这方面应用的石墨烯是指多层石墨烯;单层和双层石墨烯无法作为锂离子电池负极活性物质。)石墨烯作为锂离子电池负极的劣势包括其较高的电位、储能效率低下、SEI膜形成过程中大量的不可逆容量。因此,石墨烯作为负极时必须做预锂化处理,这增加了电池制造难度。作者不看好预锂技术的商业化前景。
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