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石墨烯电池
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石墨烯电池可以减少电池使用对环境的影响

石墨烯电池的结构类似于传统电池,其中两个电极和一个电解质溶液被用来促进离子转移。石墨烯电池和固态电池的主要区别在于一个或两个电极的组成。

的变化主要在于阴极,但它也有可能在阳极利用碳的同素异形体。在常规电池的阴极是纯粹由固体材料,但composite-a杂化材料含有固态金属材料和石墨烯作为石墨烯电池阴极。

根据预期的应用,复合材料中石墨烯的含量可能不同。加入到电极中的石墨烯的量通常取决于性能要求,取决于固态前驱体材料的现有效率和/或弱点。

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石墨烯电池突破

真正的石墨烯电池的突破是将石墨烯锂离子混合化学加入到锂硫电池的阴极中,如本指南所述。纯石墨烯电极不用于石墨烯电池,许多石墨烯基电极的制造和操作方式与传统电池相似。

在电极配方中加入石墨烯,其性能得到改善。无机基电极一般在密度、导电率、表面积、容量、电容或循环时间等方面都有局限性。

石墨烯是一种多功能分子,具有许多独特的、理想的性质,它可以采用多种不同的方法,因为没有一种适合石墨烯的“一刀切”的解决方案。石墨烯用于改善传统材料带来的许多好处,但它也有助于克服以前的电池限制,从而提高电池的寿命或性能。

在电极中,石墨烯的工作方式有两种,一种是复合材料,另一种是载体材料。作为一种支持材料,石墨烯有助于保持金属离子有序,有助于电极效率。

作为一种复合材料在电极中,石墨烯通常参与电荷本身的促进,它的高导电性和有序结构是改善其非石墨烯前身的重要属性。石墨烯在某些电池应用中的作用将在下面的章节中讨论。

锂离子电池

石墨基电池正在迅速变得更有利的相比,他们的石墨前辈。它们是一种新兴的技术,允许更快的循环时间和增加的电极密度。他们也有能力保持更长的充电时间,提高电池的使用寿命。

石墨电池是一种久经考验的技术,有多种形式。与石墨一样,各种类型的石墨烯衍生物电极现在已经具备,研究人员正在发现优于纯石墨电极的许多优点。

石墨烯-金属氧化物杂化材料

从历史上看,石墨被用作主要的正极材料,锂离子进入结构孔。然而,石墨烯缺乏这种能力,但由于其大的表面积,可以通过表面吸附和诱导结合来储存锂离子。

诱导结合一般发生在石墨烯衍生物的存在下,锂离子附着在官能化表面上。除了具有较大的表面积外,高导电性是石墨烯电极的另一个关键特性。许多金属氧化物电池通常使用有缺点的体积能量密度低,导热系数低,例如,接触点的损失。

混合金属氧化物基体与石墨烯可以消除这些问题,和传导率由于在质离子混合基质之间的相互作用巨大的进步更大。为了生产石墨烯金属氧化物纳米颗粒杂化材料,石墨烯作为模板在过程中,产生均匀分布的基体,由于规则的重复结构的石墨烯。

这一过程也限制了纳米颗粒的聚集,促进了锂离子充放电过程中纳米颗粒的表面积。因此,与纯钼基电极相比,比容量和循环性能有了改进。

石墨烯钼复合电极能够表现出高达1100 mAh g-1的前10次。比能量密度保持在1000 mAh g-1,即使经过130次循环。

石墨烯碳纳米管/富勒烯杂化材料

虽然没有广泛报道,但同时包含石墨烯和碳纳米管和/或富勒烯的电极已经实现。电极

 
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