石墨烯超级电容器真的把石墨烯吹的那么神吗?

新能源电池材料 2020-03-14 16 0

石墨烯


石墨烯超级电容器真的把石墨烯吹的那么神吗?

社会上目前对于石墨烯超级电容器的炒作比较多,但是这与实际情况还有一定距离。理想的单层石墨烯可有2700m2/g的比表面,电导率高,似乎是双电层电容器的优良电极材料。实际可用的石墨烯是5-10层, 比表面只几百克每平方米;它的堆积比重很小,同等体积电容器中的装载量比活性炭少很多,电容器的重量比能量和体积比能量将进一步降低。同时,石墨烯片层边 缘的悬键具有高活性(不稳定性),如用作主要储能材料,电容器的性能将逐渐衰退。相比之下,石墨烯制备价格高昂还不是主要问题。短时间内,石墨烯作为储能材料还难以有突破性进展,而只宜作为导电添加剂,在电极中混入1%以下的用量。



石墨烯电池

石墨烯是一种由碳原子结合形成的蜂窝状晶格结构,由于它所拥有的无数惊人的属性,它被公认为是一种“神奇的材料”。它是电和热能的有效导体,极轻的化学惰性,并且具有较大的表面积。它也被认为是环保和可持续的,有无限的可能性,无数的应用。

在电池领域,随着石墨烯的增强,传统的电池电极材料(以及预期电极材料)有了显著的提高。石墨烯可制造轻便、耐用、适用于高容量储能的电池,并缩短充电时间。它将延长电池的寿命,这与涂在材料上或添加到电极上以达到导电性的碳量负相关,而石墨烯在不需要常规电池使用的碳量的情况下增加电导率。

石墨烯可以通过多种方式提高电池的能量密度和形状。锂离子电池可以通过将石墨烯引入电池的阳极,利用材料的电导率和大表面积特性来实现形态优化和性能。

人们发现,制造混合材料也有助于电池的增强。以钒氧化物(VO2)和石墨烯为例,可以在锂离子阴极上使用,并可快速充电和放电,同时也可实现大电荷循环的耐久性。在这种情况下,VO2提供了高的能量容量,但是电导率很低,可以用石墨烯作为一种结构的“主干”来解决这一问题,从而使VO2产生一种既能提高容量又具有良好导电性的混合材料。

此外,还发现,制造混合材料也可以用于实现电池的另一个例子是LFP(磷酸铁锂)电池,这是一种可充电的锂离子电池。它的能量密度比其他锂离子电池要低,但功率密度更高(这是电池提供能量的一个指标)。用石墨烯来增强LFP阴极,使电池重量轻,比锂离子电池快得多,并且比传统的LFP电池有更大的容量。"

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