良好的导电性已经确保其良好的电子通道,红宝石电容石墨烯具有优良的导电和导热特性
良好的导电性已经确保其良好的电子通道,红宝石电容石墨烯具有优良的导电和导热特性
石墨烯-导电聚合物-金属氧化物三元复合Li等制备了石墨烯-聚苯胺-二氧化锰三元复合超级电容器电极材料(G-P-Mn)。采用苯胺将氧化石墨烯还原为石墨,然后在油-水界面使用二元氧化剂KMnO4和(NH4)2S2O8将苯胺聚合成有序纳米纤维状聚苯胺。G-P-Mn电极在0.4A/g电流密度下放电比容量达到800.1F/g,石墨烯在锂离子电池中的应用锂离子电池主要由正极、负极以及电解液组成。石墨烯因其超高的导电性以及独特的结构而被引入到锂离子电池的正、负极中。在正极应用中主要用作正极导电剂,在负极应用中主要用作负极材料或者负极材料添加剂。石墨烯电池原理图理想的石墨烯是真正的表面性固体,其所有碳原子均暴露在表面,具有用作锂离子电池正负极材料的独特优势。(1)石墨烯具有超大的比表面积(2630m2/g),比表面积的增大可以降低电池极化,减少电池因极化造成的能量损失。(2)石墨烯具有优良的导电和导热特性,即本身已具有了良好的电子传输通道,而良好的导热性确保了其在使用中的稳定性。(3)红宝石电容在聚集形成的宏观电极材料中,石墨烯片层的尺度在微纳米量级,远小于体相石墨的,这使得Li+在石墨烯片层之间的扩散路径较短;而且片层间距也大于结晶性良好石墨的,更有利于Li+的扩散传输。因此,石墨烯基电极材料同时具有良好的电子传输通道和离子传输通道,非常有利于锂离子电池功率性能的提高,正极材料中的应用在正极材料的制备中,加入石墨烯材料会明显提高正极材料的倍率性能以及循环性能,因为石墨烯具有极其优异的导电性,可以有效提高电极材料的电导率,从而提高倍率性能;另外石墨烯柔韧的二维层状结构可以有效抑制电极材料在充放电过程中的粉化,从而一定程度提高循环性能。2 负极材料中的应用石墨烯负极在锂离子电池中的应用方向是高比功率电池。一种动力学性能良好的负极材料应该满足: (1)良好的电子传输通道;(2)良好的Li+传输通道。石墨烯本身良好的导电性已经确保其良好的电子通道,红宝石电容石墨烯片层的尺度在微纳米量级,Li+在石墨烯片层间的扩散路径较短;Li+在石墨层间的嵌入和脱出只能从层间的侧面进行,而石墨烯与Li+的结合可以在整个表面同时进行,所以石墨烯也具有良好的Li+传输性能。石墨烯的储锂容量跟电极中片层的堆积方式、层间距有很大关系,所以不同报道中电极比容量有很大差别。日本的Zhou H-S组首先报道了石墨烯作为锂离子电池负极材料的研究,并与石墨进行了对比。