Graphene adalah bahan yang diekstrak dari grafit dan terdiri daripada karbon tulen, yang merupakan salah satu elemen yang paling penting dalam alam .Serbuk oksida graphene, sebagai jenis bahan yang baru, mempunyai potensi aplikasi yang hebat dalam medan penyimpanan tenaga seperti bateri litium, bateri litium-sulfur, bateri udara, penyimpanan hidrogen, dan supercapacitors . graphene mempunyai mobiliti elektron yang sangat tinggi, kawasan permukaan yang lebih tinggi, dan kekuatan yang sangat baik {}} Kapasiti penyimpanan lithium dan prestasi pengecasan cepat yang lebih baik, tetapi juga membantu mengatasi masalah teknologi antara muka padat pepejal bateri keadaan pepejal .
1. struktur dan sifat graphene
Graphene adalah bahan nano dua dimensi yang terdiri daripada atom karbon, yang membentangkan struktur kekisi heksagon yang menyerupai sarang lebah . panjang ikatan cc graphene adalah 0 . 141 nm, dan ketumpatan teorinya adalah kira-kira 0 {{7} 7 m} 77 m. Ketebalan graphene hanya diameter atom karbon tunggal.
Atom karbon mengambil bahagian dalam hibridisasi dengan cara SP², yang membolehkan elektron berjalan lancar antara lapisan .
Oleh itu, graphene mempunyai kekonduksian elektrik yang sangat baik dan kini menjadi bahan dengan resistiviti terendah yang diketahui . Ini adalah salah satu sebab mengapa graphene mempunyai prospek yang luas dalam bidang bateri .
Prinsip kerja asas bateri graphene adalah serupa dengan bateri lithium-ion tradisional, dengan perbezaan utama yang terletak dalam penggunaan bahan elektrod .
Dalam bateri graphene, elektrod biasanya diperbuat daripada bahan komposit berasaskan graphene, yang membolehkan bateri mempunyai kekonduksian elektrik yang lebih tinggi dan kelajuan penghantaran ion yang lebih cepat .Kawasan permukaan graphene yang tinggi menyediakan tapak yang lebih aktif, membolehkan penyimpanan lebih banyak caj dan dengan itu meningkatkan ketumpatan tenaga bateri .
Bahan graphene mempunyai kekonduksian terma yang sangat baik . Kekonduksian terma suhu bilik teoretikal bagi satu lapisan lapisan boleh mencapai 3000-5000 w/(m · k) . harta ini boleh digunakan untuk mengkaji masalah pemakitan {5 {5}
Bahan graphene mempunyai sifat mekanikal yang sangat baik dan merupakan bahan dengan ketangguhan dan kekuatan yang sangat tinggi . mereka boleh digunakan untuk membangun dan mengkaji bahan elektrod fleksibel .
2. Kelebihan graphene dalam aplikasi bateri
2.1 kekonduksian elektrik ultra tinggi
Mobiliti elektron graphene sangat tinggi, membolehkan elektron bergerak dengan cepat dalam bahan, dengan itu meningkatkan kelajuan pengecasan bateri . mengikut data yang relevan, kelajuan pengecasan bateri graphene dapat mencapai 5 hingga 10 kali bateri litium tradisional .
2.2. ketumpatan tenaga yang dipertingkatkan
Struktur atom graphene membolehkan kawasan permukaan yang lebih besar dan aktiviti elektrokimia, yang membantu bateri menyimpan lebih banyak tenaga dan meningkatkan ketumpatan tenaga keseluruhan bateri .
2.3. Kestabilan terma yang lebih baik
Kekonduksian terma graphene yang sangat baik membantu dengan pengurusan terma bateri semasa mengecas dan menunaikan, yang dapat mengurangkan insiden pelarian haba dan meningkatkan keselamatan bateri .
2.4. Persahabatan Alam Sekitar
Graphene boleh dihasilkan secara massal melalui kaedah seperti pemendapan wap kimia, yang lebih mesra alam berbanding dengan kaedah pengeluaran bahan bateri tradisional .
3.Aplikasi graphene dalam bateri lithium-ion
3.1 bahan elektrod negatif graphene
Graphene digunakan secara langsung sebagai bahan elektrod negatif
Graphene mempunyai kekonduksian elektrik yang sangat baik, tetapi kecenderungan struktur mikroskopik dua dimensi untuk menyusun dengan mudah membawa kepada penyelidikan yang tidak memuaskan pada bahan elektrod graphene bebas . manifestasi utama adalah prestasi kadar yang lemah bateri dan kecekapan kitaran rendah, dan lain-lain .
Bahan elektrod negatif komposit graphene
Pada masa ini, bahan komposit elektrod negatif graphene utama termasuk: bahan-bahan komposit logam oksida/graphene peralihan dan bahan-bahan berasaskan silikon yang diubahsuai graphene, dan lain Bateri lithium-ion dan mengimbangi kekurangan dan kekurangan bahan mentah .
3.2. ejen konduktif graphene
Fungsi asas bahan ejen konduktif adalah untuk menubuhkan saluran penghantaran ion cepat antara zarah aktif elektrod, dengan itu meningkatkan kelajuan penghantaran elektron . bahan-bahan berasaskan karbon mempunyai kelebihan berat badan, kekonduksian yang tinggi, dan kekonduksian yang tinggi {}} Ejen seperti grafit konduktif dan konduktif karbon hitam dalam bahan berasaskan karbon tidak lagi dapat memenuhi tuntutan pasaran . Penyelidikan dan pembangunan agen konduktif baru adalah penting .
- Ejen Konduktif Monolayer Graphene
Graphene, sebagai nanomaterial dua dimensi, mempamerkan kekonduksian elektrik yang sangat baik . graphene dengan kawasan permukaan spesifik yang besar dilampirkan pada permukaan zarah elektrod positif dan interweaves antara satu sama lain untuk membentuk rangkaian konduktif kelajuan tinggi .
Dalam kes caj rendah dan bateri pelepasan, kerana jumlah graphene menambah kenaikan, kapasiti pelepasan spesifik terlebih dahulu meningkat dan kemudian berkurangan . berbanding dengan agen konduktif komersial, menambah sedikit graphene boleh mencapai kesan konduktif yang baik dan prestasi yang diperbaiki dengan harga yang diperbaiki dengan baik, Agen konduktif konvensional .
- Ejen konduktif komposit graphene dan karbon
Apabila graphene dan karbon hitam digabungkan untuk membentuk bahan ejen konduktif komposit, sejumlah besar lembaran grafit dua dimensi secara seragam dibalut di sekitar struktur hitam karbon yang asal . jurang di antara lembaran diisi dengan karbon hitam, berfungsi sebagai struktur rangka kerja .
Melalui pengaliran koperasi, pengaliran dua dimensi asal pada titik diubah menjadi pengaliran tiga dimensi pada titik . pada masa yang sama, masalah penumpukan graphene dan agregasi diselesaikan, dan kecekapan struktur dan pengaliran struktur diperbaiki .
- Graphene dan karbon nanotube aditif konduktif komposit
Apabila nanotube graphene/karbon ditambah sebagai bahan tambahan konduktif kepada bahan bateri lithium-ion, kedua-duanya boleh membentuk rangkaian tapak konduktif tiga dimensi .
Nanotube karbon berjalan melalui setiap lapisan lembaran graphene, mengubah ruang yang mengendalikan dua dimensi asal ke dalam struktur penyambungan tiga dimensi untuk saluran penghantaran . ia memberikan laluan yang lebih cepat dan lancar. Nanotube karbon berkesan meningkatkan kestabilan struktur graphene, mencegah aglomerasi dan pengumpulan .
4.Pengubahsuaian antara muka bateri pepejal
Pada masa ini, kemajuan yang ketara telah dibuat dalam penyelidikan elektrolit pepejal konduktiviti tinggi . Walau bagaimanapun, sifat pembasahan pada antara muka pepejal-pepejal yang dibentuk dengan elektrod adalah miskin, yang menjejaskan rintangan antara muka, keserasian kimia, dan kestabilan antara muka .
Di rantau antara muka elektrod negatif, rangka kerja graphene tiga dimensi, plat berlamina dan sfera berongga dapat menghalang pembentukan dendrit litium dan pengembangan volum elektrod semasa pengisian .
Di kawasan antara muka elektrod positif, graphene digabungkan dengan bahan elektrod dan elektrolit untuk meningkatkan pemindahan cas . Selain itu, graphene bertindak sebagai lapisan penampan, meningkatkan keserasian antara muka dan dengan itu meningkatkan prestasi keseluruhan bateri .
Acey pintardikhususkan dalam penyelidikan dan pembuatan peralatan mewah untuk bateri lithium-ion . kita tidak hanya dapat menyediakan penyelesaian sehenti untuk lithium ion bateri pengeluaran untuk bateri lithium ion, sel-hentian bateri litium, jika anda adalah lithium ion bateri, jika anda dibina dengan bateri litium, jika anda adalah bateri litium, jika anda dibina dengan bateri litium, jika anda adalah bateri litium, jika anda adalah bateri litium, jika anda adalah bateri litium, jika anda adalah bateri litium, Pek pemasangan Pack, kami dapat memberikan sokongan dan bimbingan teknikal profesional, sila hubungi kami!