石墨烯電池最新進展怎么樣?
石墨烯電池自發(fā)明開始,就備受用戶的高度關(guān)注,認為是未來手機電池,新能源電動車的主要流行電池,但是近來石墨烯電池卻冷了下來,這是怎么回事呢?下面就來看看石墨烯電池最新進展怎么樣吧。
1、石墨烯電池為什么成為備受關(guān)注的電池
(1)集中了鋰電池和超級電容的優(yōu)點,同時兼具高功率密度和高能量儲存密度的特性,能量密度為160瓦/公斤,功率密度為100千瓦/公斤。
(2)單層石墨材料將具有超過兩倍石墨的理論容量(即〉744mAh/g)。
(3)石墨烯的每個碳原子均為sp2雜化,并貢獻剩余一個p軌道電子形成一個大鍵,電子可以自由移動,賦予石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性。
(4)電子在石墨烯中傳輸時不易發(fā)生散射,遷移率可達200000cm2/(V*s),約為硅中電子遷移率的140倍,其電導(dǎo)率可達104S/m,是室溫下導(dǎo)電性最佳的材料。
(5)石墨烯的導(dǎo)電性可通過化學(xué)改性的方法進行控制,并可同時獲得各種基于石墨烯的衍生物。
(6)雙層石墨烯在一定條件下還可呈現(xiàn)出絕緣性。石墨烯是已知材料中強度和硬度最高的晶體結(jié)構(gòu)。其抗拉強度和彈性模量分別為125GPa和1.1TPa。石墨烯的強度極限為42N/m2.
(7)石墨烯的室溫熱導(dǎo)率約為5300 W/m-K,高于碳納米管和金剛石,是室溫下銅的熱導(dǎo)率的10倍多。石墨烯的理論比表面積可達2630m2/g。
2、石墨烯電池被爆冷的原因
(1)近年來有研究發(fā)現(xiàn),如果人類偶然攝入了石墨烯,石墨烯會切開人體細胞并破壞其內(nèi)容物。
也就是說,它可能是有毒的。
(2)傳統(tǒng)導(dǎo)電碳/石墨很便宜,都是論噸賣的,而石墨烯太貴。一克上千的價格,這不是一般企業(yè)能夠承受得了的。而數(shù)年前,石墨烯的價格曾高達每克5000元,遠超黃金價格,普通消費者也難以承受。
3、石墨烯電池的發(fā)展怎么樣
石墨烯的制備技術(shù)發(fā)展
(1)石墨烯微片制備
1859年,Brodie制備了GO溶液,當時稱為石墨酸。
1958年,Hummers發(fā)展了這種方法,目前化學(xué)法制備石墨烯的主流方法。
其他方法:如微機械剝離法、化學(xué)合成法。
(2)大面積石墨烯薄膜制備
2006年,Berger等人,首次通過加熱Sic,使C原子滲出在(0001)上重新排布生長出了石墨烯。
2008年,Coraux等CVD法以C,Ha為原料在Ir(111)表面外延生長出石墨烯。
2009年,Kim等人采用以C,Ha為原料在Ni(111)表面外延生長出石墨烯。
2012年,成會明、任文才等間在貴金屬上制備出了1mm2左右的六邊形單晶石墨烯,并實現(xiàn)了無損轉(zhuǎn)移。
其他方法:靜電自組裝法、旋涂法等
石墨烯做為一種性能優(yōu)異的活性材料大規(guī)模應(yīng)用在鋰離子電池上是時間問題。
石墨烯應(yīng)用于鋰離子電池的關(guān)鍵問題在于如何降低石墨烯的成本。
尚未解決的理論問題是石墨烯與電解液及電極材料的相互作用問題。
可以重點研究的是石墨烯與正極材料復(fù)合工藝,如何提高復(fù)合的均勻性和吸附性。