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石墨烯在储能领域应用现状及挑战(3)

北极星储能网  来源:烯碳资讯    2016/10/21 9:12:18  我要投稿  

然而,尽管如此, 该体积能量密度转化为重量能量密度时,优势并不显著, 尤其是循环200次之后, 其重量能量密度基本与石墨负极电池相当。这一结果仍然与硅显著的体积变化相关,即使将硅颗粒降至纳米尺度, 体积膨胀与收缩造成的结构破坏可能仍无法很好解决。

MOS 2二维纳米片层是人们考虑的另一重要选择, 它有高的可逆容量和优异的倍率性能, 但MOS2充放电过程中会发生锂化和去锂化诱导的快速结构破坏以及不佳的电导率,这些对其容量和循环寿命都来了不利影响。通过在S掺杂石墨烯和MOS2 纳米片层之间构建桥连, 石墨烯-MOS2 复合负极即使在20安/ 克电流密度下循环2000次仍可保留92.3% 的初始容量。这样的储锂能力对发展快速充电锂电池非常有利, 且MOS2能以环境友好、洁净、高产率的方式被制备获得。


石墨烯对于提高正极材料倍率性能有明显优势。现有电动汽车采用的LiFePO4 正极材料由于其不佳的电荷传输性质,往往表现出在高倍率条件下容量快速衰减。石墨烯的添加使得这一情形大为改善。最近的研究结果显示,仅需在活性材料中添加质量分数为1.5%的石墨烯, 电池的充电速率即可大幅提升, 在172秒内可充电至137毫安时/克的比容量, 相当于不到三分钟充电89%,,5.5分钟可充电93%,并在此条件下循环500次后仍可保留初始容量的90%,这些结果的取得与高质量石墨烯的制备和使用密切相关也意味着距离实现电动汽车几分钟内完成充电的目标已不遥远。

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