Графен, как суперматериал, привлек большое внимание благодаря своим отличным электрохимическим и механическим свойствам. В 2015 году государственные лидеры совершили специальный визит в Национальный институт графена в Манчестерском университете в Англии во время их визита в Великобританию Высоко оценил этот суперматериал со специальными свойствами, тогда Huawei объявил, что он будет инвестировать миллионы фунтов, а Институт по применению графена в перспективы исследований в области информационных и коммуникационных технологий на внутренних акциях На рынке также появилась концепция шторма спекуляций на основе графена, и все связанные с графеном запасы выросли, есть много компаний-батарей, которые объявили, что они разработали первый в мире графеновый аккумулятор, «хотя это Производители аккумуляторов выпустили дымовые шашки, но также выиграли все глаза, вызвали всеобщую озабоченность.
Xiaobian в качестве старшего практикующего литий-ионного аккумулятора, эти так называемые графеновые батареи не могут скрывать глаза Xiaobian. Фактически, большая часть графеновой батареи представляет собой лишь небольшое количество графена в качестве литий-ионного аккумулятора, проводящего агента , Добавьте менее 1%, по сути, или литий-ионную батарею, но в качестве рекламной рекламы, и некоторое время назад предположительные аккумуляторы Huawei graphene, графен является только литий-ионным аккумулятором для охлаждения, Повысьте эффективность работы литий-ионных аккумуляторов при высокой температуре, графен не участвует в электрохимической реакции в литий-ионной батарее, в строгом смысле это можно назвать только усиленной литий-ионной батареей, обогащенной графеном.
Фактически, в соответствии с существующими техническими возможностями, принимая во внимание такие факторы, как ограничения затрат, графен в настоящее время является основным применением в качестве литий-ионного аккумуляторного проводящего агента и вспомогательного охлаждающего средства. Традиционный литий-ионный аккумуляторный проводник, такой как сажа SP, углеродное волокно VGCF и т. Д., Контакт с активным материалом является точечным контактом, ограничивающим проводящий эффект игры, увеличивая количество добавок проводящего агента, но графен представляет собой листовидную структуру, контакт с активным веществом является контактом «точка-поверхность», может быть максимизирован Слушайте роль проводящего агента и уменьшите количество проводящего агента, чтобы повысить плотность энергии литий-ионных батарей, но даже лучшие материалы также имеют недостатки, листовая структура графена, диффузия литиевых ионов станет препятствием для большего рабочего тока Плотность, приведет к увеличению импеданса диффузии Li +, что приведет к снижению производительности емкости аккумулятора Xiaobian сегодня, когда мы возьмем графен в качестве литий-ионного аккумулятора.
Ян Цюаньхун (Yang Quanhong) из Университета Тяньцзинь, старший научный сотрудник графеновой промышленности, опубликовал статью в Nano Energy в 2012 году о преимуществах и недостатках графена в качестве проводящего агента для литий-ионных батарей. В своих исследованиях Ян принял коммерческий 10Ah LiFePO4 / графитовый квадратный литиево-ионный аккумулятор. Исследование показывает, что замена небольшого количества (1%) графена на традиционный проводящий агент в литиево-ионном аккумуляторе не только может увеличить долю химического вещества, но также уменьшить ионно-литиевый аккумулятор Однако из-за шелушащейся структуры графена это значительно затруднит быструю диффузию Li +. Поэтому ионно-литиевая батарея сильно поляризуется во время высокоточного заряда и разряда (> 3C), влияя на ион лития Емкость разряда батареи. Это исследование показывает, что графен в качестве проводящего агента, подходящий для использования в некоторых литий-ионных батареях заряда и скорости разряда в менее сложных ситуациях, добавление графена может значительно увеличить долю активного материала, уменьшить сопротивление электрода, Литий-ионная батарея для повышения плотности энергии, но в некоторых графенах не подходит для применения в силовых батареях (коэффициент заряда-разряда> 3С) в качестве проводящего агента.
В эксперименте команда Ян Цюаньхун произвела два вида батарей: одна из них - контрольная ячейка с использованием 7% сажи и 3% проводящего графита, а экспериментальная группа с использованием 1% графена и 1% сажи в качестве проводящих Экспериментальные результаты показывают, что при таком же количестве покрытия экспериментальная группа, использующая емкость графенового аккумулятора (заряд и разряд 0,5 C), должна быть значительно выше, чем в контрольной ячейке, а эффективность циклирования как близко, так и с указанием, что графен может Настройте более эффективную проводящую сеть, тем самым уменьшив количество проводящего агента, чтобы увеличить емкость литий-ионной батареи (10%), уменьшите поляризацию батареи и увеличьте плотность энергии аккумулятора.
В последующих экспериментах по увеличению было обнаружено, что клетки проводящего агента графена в экспериментальной группе показали более высокую емкость и меньшую поляризацию при увеличении заряда-разряда 0,5C, 1C и 2C, чем контрольная ячейка, Однако, когда скорость заряда разряда увеличивалась до 3 ° C, емкость батареи экспериментальной группы быстро снижалась до уровня ниже 4Ah, а емкость контрольной батареи оставалась около 9Ah, а скорость разряда непрерывно увеличивалась до 4 C. В экспериментальной группе, Слишком большой, не удалось разрядить, в то время как батарея контрольной группы относительно стабильна.
Анализ EIS показал, что омический импеданс заполненных графеном экспериментальных клеток был значительно ниже, чем у контрольных клеток, в основном из-за шелушащейся структуры графена, может хорошо контактировать с частицами активного материала и уменьшать контактное сопротивление, но в Импеданс перезарядки высокочастотной полосы в экспериментальной группе был значительно выше, чем в контрольной группе, что указывает на то, что добавление графена влияет на диффузию Li + в электроде. Результаты моделирования показывают, что диффузия Li + обусловлена главным образом листовой структурой графена В результате обструкция, приводящая к расширению диффузного пути Li +, в результате чего добавляется литий-ионная батарея графена при высокой поляризации тока, что приводит к уменьшению разрядной емкости батареи, в то время как традиционная сажа, проводящее углеродное волокно и проводящий графит и другие материалы Из-за меньшего поперечного сечения он препятствует диффузии Li + и мало влияет на высокоточные разряды литий-ионных батарей.
Исследование показывает, что хотя графен в качестве проводящего агента может значительно улучшить проводимость электрода, уменьшая количество проводящего агента для повышения плотности энергии литий-ионных батарей, но не все литий-ионные батареи, подходящие для пищевых графенов в качестве проводящего агента, в Некоторые области, которые имеют низкий спрос на ток заряда и разряда, например, хранилище энергии и электронное оборудование, имеют более низкий рабочий ток и подходят для замены традиционного проводящего агента графеном. Однако в некоторых областях, где требуется большой заряд и разрядный ток, например высокая мощность Батареи, аккумуляторные батареи и т. Д. Из-за графена будут вызывать литий-ионные батареи в случае высокого тока, поляризация увеличивается, он не подходит для использования графена в качестве проводящего агента.