Graphen als Supermaterial hat aufgrund seiner ausgezeichneten elektrochemischen und mechanischen Eigenschaften viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen.Im Jahr 2015 haben Staatsoberhäupter dem National Institute of Graphene an der Universität von Manchester bei ihrem Besuch in Großbritannien einen besonderen Besuch abgestattet Spricht dieser Super-Material mit besonderen Eigenschaften hoch, dann kündigte Huawei, dass es Millionen von Pfund und das Institut für die Anwendung von Graphen in der Informations- und Kommunikationstechnologie Forschung Perspektiven in den inländischen A-Aktien investieren würde Der Markt hat auch ein Konzept des Graphenmaterialspekulationssturms ausgelöst, und Graphen-bezogene Aktien sind alle gestiegen, es gibt viele Batteriefirmen, die angekündigt haben, dass sie die erste Graphen-Batterie der Welt entwickelten, "obwohl diese sind Battery Hersteller veröffentlicht Rauchbomben, sondern auch das Auge von allen, hat weit verbreitete Besorgnis erregt.
Xiaobian als Senior Practitioner der Lithium-Ionen-Batterie-Industrie, können diese so genannten Graphen-Batterien Xiaobian Augen nicht verbergen.In der Tat ist die meisten der Graphen-Batterie nur eine kleine Menge von Graphen als Lithium-Ionen-Akku leitfähiges Mittel , Fügen Sie weniger als 1%, im Wesentlichen, oder Lithium-Ionen-Akku, aber als Gimmick Werbung, und vor einiger Zeit Spekulation Huawei Graphen-Batterien, Graphen ist nur als Lithium-Ionen-Akku Kühlhilfen, Verbessern Lithium-Ionen-Akku Arbeitsfähigkeit bei hoher Temperatur, Graphen nicht an der elektrochemischen Reaktion in der Lithium-Ionen-Batterie teilnehmen, im engeren Sinne kann nur Graphen-verbesserte Lithium-Ionen-Batterie genannt werden.
In der Tat, unter den bestehenden technischen Möglichkeiten, unter Berücksichtigung von Faktoren wie Kostenbeschränkungen, Graphen ist derzeit die Hauptanwendung als leitfähiges Mittel Lithium-Ionen-Batterie und Hilfskühlmittel.Traditionelle Lithium-Ionen-Batterie leitfähiges Mittel, wie Ruß SP, Kohlefaser VGCF, etc., Kontakt mit dem aktiven Material ist Punkt Kontakt, Begrenzung der leitenden Wirkung des Spiels, erhöht die Menge der Zugabe von leitfähigen Mittel, aber Graphen ist eine blattartige Struktur, der Kontakt mit dem aktiven Material ist Punkt-zu-Oberfläche Kontakt maximiert werden kann Spielen Sie die Rolle des leitfähigen Mittels und reduzieren Sie die Menge an leitfähigem Mittel zur Erhöhung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien, aber auch die besten Materialien haben auch Nachteile, die blattartige Struktur von Graphen, Lithium-Ionen-Diffusion wird ein Hindernis in der größeren Betriebsstrom Dichte, wird dazu führen, dass die Li + Diffusionsimpedanz erhöht, was zu einem Rückgang der Batteriekapazität Leistung Xiaobian heute nehmen wir Graphen als Lithium-Ionen-Akku leitende Agent Vor- und Nachteile Analyse.
Yang Quanhong von der Tianjin Universität, ein leitender Wissenschaftler in der Graphen-Industrie, veröffentlichte 2012 einen Artikel in Nano Energy über die Vor- und Nachteile von Graphen als leitfähigem Mittel für Lithium-Ionen-Batterien.In seiner Forschung hat Yang eine kommerzielle 10A angenommen LiFePO4 / Graphit 'quadratische Lithium-Ionen-Batterie.Forschung zeigt, dass Ersatz einer kleinen Menge von (1%) Graphen für die traditionellen leitfähigen Mittel in Lithium-Ionen-Batterie kann nicht nur den Anteil der chemischen Substanz, sondern auch die Lithium-Ionen-Batterie zu reduzieren Aufgrund der flockenartigen Struktur von Graphen wird jedoch die schnelle Diffusion von Li + stark behindert, weshalb die Lithiumionenbatterie während der Hochstromladung und -entladung (> 3C) stark polarisiert und das Lithiumion beeinflusst Batterie Entladekapazität.Diese Studie zeigt, dass Graphen als ein leitfähiges Mittel für den Einsatz in einigen Lithium-Ionen-Batterie Lade-und Entladerate von weniger anspruchsvollen Situationen geeignet ist, kann die Zugabe von Graphen deutlich den Anteil an aktivem Material erhöhen, reduzieren die Impedanz der Elektrode, Lithium-Ionen-Batterie, um die Energiedichte zu erhöhen, aber in einigen Graphen ist nicht geeignet für die Anwendung in Power-Batterien (Lade-Entlade-Verhältnis> 3C) als leitfähiges Mittel.
In dem Experiment produzierte Yang Quanhongs Team zwei Arten von Batterien, eine ist eine gemeinsame Kontrollzelle, die 7% Ruß und 3% leitfähigen Graphit verwendet, und die experimentelle Gruppe verwendet 1% Graphen und 1% Ruß als Leitfähigkeit Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass unter der gleichen Beschichtungsmenge die Gruppe mit Graphen-Batteriekapazität (0,5C Ladung und Entladung) signifikant höher als die der Kontrollzelle und die Zyklusleistung beider schließen sollte, was darauf hindeutet, dass Graphen dies kann Richten Sie ein effizienteres leitfähiges Netzwerk ein, wodurch die Menge an leitfähigem Mittel reduziert wird, um die Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie (10%) zu verbessern, die Batteriepolarisation zu reduzieren und die Batterieenergiedichte zu erhöhen.
In den nachfolgenden Experimenten der Vergrößerung wurde gefunden, dass die Graphen-Leitmittelzellen in der Versuchsgruppe eine höhere Kapazität und eine kleinere Polarisation bei 0,5C, 1C und 2C Ladungs-Entladungs-Vergrößerung als die Kontrollzelle zeigten, wenn jedoch die Lade-Entlade-Rate. 3C zu erhöhen, die Versuchsgruppe 4 Ah Batteriekapazität sinkt auf weniger schnell, während die Kontrollgruppe der Batteriekapazität bei 9Ah blieb, weiterhin die Entladungsrate bis 4C zu erhöhen, die Versuchsgruppe Graphen leitenden Mittel aufgrund der Polarisierungszelle Zu groß, konnte nicht entladen werden, während die Batterie der Kontrollgruppe relativ stabil ist.
EIS-Analyse zeigte, dass die experimentelle Gruppe ohmschen Widerstand Graphen hinzugefügt Batterie deutlich niedriger als die Kontrollgruppe, Zellen, vor allem aufgrund der Graphenschicht-Struktur kann in dem Aktivmaterialteilchen sein bildet einen guten Kontakt, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren, aber Ladungsaustausch Hochfrequenzimpedanz, war die Versuchsgruppe signifikant höher als die Batteriezelle, was darauf hindeutet, dass die Zugabe von Graphen beeinflusst Li + Diffusion innerhalb der Elektrode. die Simulationsergebnisse zeigen, dass, vor allem aufgrund der Diffusion der Graphens Blattstruktur von Li + in der Zugabe von Graphen Lithiumionenbatterie erhöht ich die Polarisation bei einem großen Strom gebildet wird behindert, was zu Li + Expansions Ausbreitung Pfaden erstrecken, führt, was zu der Entladungskapazität der Batterie abnimmt. traditioneller Ruß, leitfähige Kohlenstofffasern und leitfähige Graphitmaterialien Aufgrund des kleineren Querschnitts behindert es die Diffusion von Li + und hat wenig Einfluss auf die Hochstrom-Entladungsleistung von Li-Ionen-Batterien.
Die Studie zeigt, dass, obwohl Graphen als ein leitfähiges Mittel deutlich die Leitfähigkeit der Elektrode verbessern kann, die Menge an leitfähigem Mittel zur Verbesserung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien, aber nicht alle Lithium-Ionen-Batterien für Lebensmittel Graphen als ein leitfähiges Mittel zu reduzieren, in Einige Bereiche, die eine geringe Nachfrage nach Lade- und Entladestrom haben, wie Energiespeicher, elektronische Geräte usw., haben einen niedrigeren Betriebsstrom und sind zum Ersetzen herkömmlicher leitfähiger Mittel durch Graphen geeignet. In einigen Bereichen erfordern sie jedoch einen hohen Lade- und Entladestrom, wie beispielsweise hohe Leistung Batterien, Powerbatterien usw., wegen des Graphens werden Lithium-Ionen-Batterien im Falle hoher Strom führen, erhöht die Polarisation, ist es nicht für die Verwendung von Graphen als leitfähiges Mittel geeignet.
