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石墨烯应用大家谈|石墨烯基电池导电剂 精选

已有 5110 次阅读 2016-11-1 08:45 |个人分类:石墨烯学堂|系统分类:科普集锦|关键词:石墨烯,电池,导电| 电池, 石墨烯, 导电

《石墨烯学堂》之第二十一讲    

   导电剂是锂离子电池不可缺少的材料之一,它对锂离子电池的使用寿命、充放电性能和稳定性都有很大的影响。锂离子电池的正极材料通常导电率较差,无法满足大功率、低热耗的要求,因此需要导电剂来改善导电性。锂离子电池负极材料一般为石墨类材料,加入少许导电剂能减少接触电阻,使得电池性能更为优异。


石墨烯是二维层状材料,其电子迁移率高,理论值为15000cm2/V·s,因而导电性能优异,是一款性能优异的导电剂。相比传统的导电剂,其一,石墨烯与活性物质以“面对点”方式接触,并且石墨烯的径厚比大,因而只需添加少量的石墨烯,就能形成完整的导电网络;其二,石墨烯具有优异的导热性能,其面内理论导热率为5300W/m·K,能提高电极材料的热传递,提高电池的稳定性能和安全性能;其三,石墨烯具有大的比表面积,具有较好的吸液保液能力,此外,还具有一定的储锂能力,能够提高锂电池负极容量。


大量研究表明,石墨烯作为导电剂添加2%左右时,锂电池的循环性能和倍率放大性能提升明显,并且随着研究的深入,石墨烯应该还具有巨大的提升空间。我们认为成熟的导电剂中,石墨烯需满足以下三个特征:1.分散性能好,不易团聚;2.流动性好,易与活性颗粒混合均匀; 3.优秀的导电性能。而这些特征中的一条或者几条也正是石墨烯在其他应用领域(例如石墨烯复合材料)中的基础。



石墨烯作为导电剂,其对应的导电性能和比表面积是基础性质;这些比较好理解,在基础性能之上,分散性能制约着电极混合相中导电网络的形成,也决定导电剂的最终性能,因而,要改善其性能,需要同时确保石墨烯的导电性和分散性。

因此,针对这些特征开展研发工作是石墨烯领域发展的方向,目前市场上已经逐步有作为导电剂的石墨烯浆料和石墨烯粉体推出。并且由于其良好的集流效果,显著提升了电池的快速充放电性能,使得高倍率下电池的表现依然稳定,衰减较少,这也是近年来热炒的石墨烯电池概念的由来之一。

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3 白龙亮 黄永义 yangyunfei1991

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