基于石墨烯的鋰離子電池導電網(wǎng)絡構(gòu)建及其規(guī)?；瘧?pdf

1、為了滿足快速發(fā)展的電動汽車和可再生能源系統(tǒng)對超高能量密度、高充放性能儲能系統(tǒng)的迫切需求，鋰離子電池及其關鍵材料需要從功率和容量性能上進一步提高。石墨烯是由sp2雜化碳原子構(gòu)筑而成的具有獨特物理、化學性能及幾何結(jié)構(gòu)的單層碳質(zhì)納米材料。本文將石墨烯作為導電添加劑引入到鋰離子電池的正負極中，使用電化學性能測試分析與理論模擬的方法探討石墨烯對鋰離子電池內(nèi)部電化學過程的影響，并在此基礎上使用商品化鋰離子電池為研究體系探討石墨烯材料規(guī)?；瘧玫那熬?/p>

2、。
　　論文首先將石墨烯引入到石墨/導電炭黑體系中構(gòu)成高效的儲能/導電網(wǎng)絡。并根據(jù)石墨烯電化學性能的差別，設計了能量型和功率型的復合負極材料。測試表明，得到的功率型負極材料可以在5C時仍然可以保持將近300mAh/g的容量；而能量型負極材料在0.1C時可達到400mAh/g以上的容量，并且循環(huán)穩(wěn)定性良好，遠超過了沒有石墨烯時石墨的倍率性能和容量性能。
　　基于其“至薄至柔”的結(jié)構(gòu)特征，石墨烯可以通過“面-點”的接觸模式在活性

3、材料顆粒中形成有效導電網(wǎng)絡，再加上較大的比表面積和電導率，與傳統(tǒng)導電添加劑相比，具有非常高的導電效率。通過扣式電池的初步研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯在添加量很少時就可以大幅度提高LiFePO4材料的電化學性能，導電效率遠高于商品化導電劑。然而添加石墨烯的電池的倍率性能不夠理想，通過對多孔電極中的電子/離子的傳遞過程進行理論分析發(fā)現(xiàn)石墨烯的加入會造成電極孔隙曲折度增加，限制了鋰離子的傳輸。若將石墨烯用于高倍率電池則需要對石墨烯材料在形貌上進行調(diào)控以減

4、少其對鋰離子傳輸?shù)淖璧K。
　　在探索以石墨烯為導電劑的商品化電池實際制備工藝基礎上，使用商品化的2Ah、2.6Ah以及10Ah LiFePO4/石墨鋰離子電池作為研究體系對石墨烯的導電性能進行了驗證。并且通過提高石墨烯電導率和使用石墨烯/炭黑的復合導電劑，僅使用1wt％的石墨烯就在很大程度上改善了電池的性能。在此基礎上，設計制備大容量石墨烯儲能電池。測試結(jié)果表明使用1wt%石墨烯的電池能量密度超過使用10wt%商品化導電劑的電池，