A grafén egy grafitból kivont anyag, és tiszta szénből áll, amely a természet egyik legfontosabb eleme.Grafén -oxidpor, mint egy új típusú anyag, kiváló alkalmazási potenciállal rendelkezik az energiatároló területeken, például lítium akkumulátorokban, lítium-szulfur akkumulátorokban, légkulccsal, hidrogén tárolókban és szuperkapacitorokban. A grafén rendkívül nagy elektronmobilitással, specifikus felületgel, szakítószilárdsággal és kiváló rugalmassággal rendelkezik. Ez nemcsak javíthatja a lítium akkumulátorok energiáját és energiájának sűrűségét, magasabb lítium-tárolási kapacitást és jobb gyors töltési teljesítményt érhet el, hanem segíti a szilárdtest-állapotú elemek szilárd szilárd interfész-technológiai problémáinak leküzdését is.
1. A grafén szerkezete és tulajdonságai
A grafén egy kétdimenziós nano-anyag, amely szénatomokból áll, és egy méhsejtre emlékeztető hatszögletű rácsszerkezetet mutat be. A grafén CC kötési hossza 0. 141 nm, és elméleti sűrűsége megközelítőleg 0. 77 mg\/m². A grafén vastagsága csak egyetlen szénatom átmérője.
A szénatomok SP² módon vesznek részt a hibridizációban, lehetővé téve az elektronoknak a rétegek közötti zökkenőmentes viselkedését.
Ezért a grafén kiváló elektromos vezetőképességgel rendelkezik, és jelenleg a legalacsonyabb ellenállású anyag. Ez az egyik oka annak, hogy a grafénnek széles körű kilátása van az akkumulátorok területén.
A grafén akkumulátorok alapelve hasonló a hagyományos lítium-ion akkumulátorokhoz, a fő különbség az elektródaanyagok felhasználásában rejlik.
A grafén akkumulátorokban az elektródok általában grafén-alapú kompozit anyagokból készülnek, amelyek lehetővé teszik az akkumulátorok számára, hogy nagyobb elektromos vezetőképességgel és gyorsabb ionátviteli sebességgel rendelkezzenek.A grafén nagy felülete aktívabb helyeket biztosít, lehetővé téve a további töltések tárolását és ezáltal növeli az akkumulátor energia sűrűségét.
A grafén anyagok kiváló hővezető képességgel rendelkeznek. Az egyrétegű anyag elméleti szobahőmérsékleti hővezető képessége elérheti a 3000-5000 W\/(m · K) -et. Ez a tulajdonság felhasználható az akkumulátorok működése során a hőeloszlás kérdésének tanulmányozására.
A grafén anyagok kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és rendkívül nagy szilárdságú és szilárdságú anyagok. Használhatók a rugalmas elektródaanyagok fejlesztésére és tanulmányozására.
2. A grafén előnyei az akkumulátorban
2.1 rendkívül magas elektromos vezetőképesség
A grafén elektron mobilitása rendkívül magas, lehetővé téve az elektronok számára, hogy gyorsan mozogjanak az anyagon belül, ezáltal jelentősen növelve az akkumulátor töltési sebességét. A releváns adatok szerint a grafén akkumulátorok töltési sebessége elérheti a hagyományos lítium akkumulátorok 5-10 -szerese.
2.2. Fokozott energia sűrűség
A grafén atomszerkezete lehetővé teszi a nagyobb felületet és az elektrokémiai aktivitást, amely elősegíti az akkumulátorok több energiát tárolva, és növeli az akkumulátor teljes energia sűrűségét.
2.3. Jobb hőstabilitás
A grafén kiváló hővezetőképessége segít az akkumulátorok termikus kezelésében a töltés és a kisülés során, ami csökkentheti a termikus kiszabadult eseményeket és javíthatja az akkumulátorok biztonságát.
2.4. Környezetbarátság
A grafén tömegtermelhető olyan módszerekkel, mint például a kémiai gőzlerakódás, amely környezetbarátabb, összehasonlítva a hagyományos akkumulátorok gyártási módszereivel.
3.A grafén alkalmazása lítium-ion akkumulátorokban
3.1 Grafén negatív elektróda anyag
A grafént közvetlenül használják negatív elektróda anyagként
A grafén kiváló elektromos vezetőképességgel rendelkezik, de kétdimenziós mikroszkópos szerkezetének hajlandósága könnyen a független grafén elektródaanyagok kielégítő kutatásához vezet. A fő megnyilvánulások az akkumulátor gyenge teljesítménye és az alacsony ciklus hatékonysága stb.
Grafén kompozit negatív elektródaanyagok
Jelenleg a fő grafén negatív elektróda kompozit anyagok a következők: Átmeneti fém-oxid\/grafén kompozit anyagok és grafén-módosított szilícium-alapú anyagok stb. Az ilyen típusú kompozit anyagok kutatási iránya a grafén anyagok vezetőképes tulajdonságainak és szerkezeti tulajdonságainak felhasználása a nanomateriák és a lítium-ion-elemek javításának javításához, és ezáltal javítva a litium-ion sebességváltóját.
3.2. Grafén vezetőképes szer
A vezetőképes szerek alapvető funkciója az elektródák aktív részecskéi közötti gyors ionátviteli csatornák létrehozása, ezáltal növelve az elektron átvitel sebességét. A szén-alapú anyagok előnyei vannak a könnyű súlynak, a magas vezetőképességnek, a nagy hővezető képességnek és a jó kémiai stabilitásnak. Jelenleg a legszélesebb körben alkalmazott vezetőképes szerek. A hagyományos vezetőképes szerek, például a vezetőképes grafit és a szén-dioxid-fekete színű anyagok vezetőképes anyagai már nem felelnek meg a piaci igényeknek. Az új vezetőképes szerek kutatása és fejlesztése elengedhetetlen.
- Grafén egyrétegű vezetőképes szer
A grafén, mint kétdimenziós nanomatermék, kiváló elektromos vezetőképességet mutat. A nagy specifikus felületű grafént a pozitív elektróda-részecskék felületéhez rögzítik, és egymással összefonódnak, hogy hatalmas nagysebességű vezetőképes hálózatot képezzenek. Ez hatékonyan növelheti a lítium -ionok és az elektronok migrációs sebességét.
Alacsony sebességű töltés és kisülési akkumulátorok esetén, mivel a hozzáadott grafén mennyisége növekszik, a kisülés-specifikus kapacitás először növekszik, majd csökken. A kereskedelmi vezetőképes ügynökökkel összehasonlítva, egy kis mennyiségű grafén hozzáadása jó vezetőképes hatást érhet el, és az akkumulátor teljesítményét szintén javítják. Amikor azonban az akkumulátor nagy sebességű töltésen és kisülésen megy keresztül, akkor a grafén önmagában vezetőképes szerként történő felhasználása alacsonyabb, mint a hagyományos vezetőképes szer.
- Grafén és szén fekete kompozit vezetőképes szer
Amikor a grafént és a szén-dioxid-fekete-kombinációt összetett vezetőképes anyagból kombinálják, akkor sok kétdimenziós grafitlemez egyenletesen van csomagolva az eredeti hálózatba kötött szén fekete szerkezet köré. A lemezek közötti hiányosságok tele vannak szén -dioxiddal, és keretszerkezetként szolgálnak.
A kooperatív vezetés révén az eredeti kétdimenziós vezetés a pontokon háromdimenziós vezetéské alakul át a pontokon. Ugyanakkor megoldódnak a grafén egymásra rakása és az aggregáció problémája, és javul a szerkezeti stabilitás és a vezetőképesség hatékonysága.
- Grafén és szén nanocsövek kompozit vezetőképes adalékanyag
Amikor a grafén\/szén nanocsöveket vezetőképes adalékanyagokként adják hozzá a lítium-ion akkumulátorokhoz, a kettő háromdimenziós vezetőképes helyhálózatot képezhet.
A szén nanocsövek az egyes grafénlapokon átmennek, és az eredeti kétdimenziós vezető helyet háromdimenziós áthidaló szerkezetgé alakítják át az átviteli csatornák számára. Ez gyorsabb és simább elektronikus vezető utat biztosít, jelentősen javítva az akkumulátor pozitív elektróda átviteli hatékonyságát és a lítium -ionok átviteli sebességét. Ugyanakkor a szén nanocsövek kerethatása hatékonyan javítja a grafén szerkezet stabilitását, megakadályozva az agglomerációt és a felhalmozódást.
4.A szilárdtest-elemek interfész módosítása
Jelenleg jelentős előrelépés történt a nagyvezetőképességű szilárd elektrolitok kutatásában. Az elektródokkal képződött szilárd szilárd felületen azonban a nedvesítési tulajdonságok rosszak, ami hátrányosan befolyásolja az interfész ellenállását, a kémiai kompatibilitást és az interfész stabilitását.
A negatív elektróda interfész régióban a háromdimenziós grafén keret, a laminált lemezek és az üreges gömbök gátolhatják a lítium-dendritek képződését és az elektród térfogat-bővítését a töltés során.
A pozitív elektróda interfész régióban a grafént az elektródaanyaggal és az elektrolitdal kombinálják a töltésátvitel javítása érdekében. Ezenkívül a grafén pufferrétegként működik, javítja az interfész kompatibilitását és ezáltal javítja az akkumulátor teljes teljesítményét.
ACEY Intelligensa lítium-ion akkumulátorok számára a csúcskategóriás berendezések kutatására és gyártására szakosodott. Nem csak egyablakos megoldást tudunk biztosítani a lítium-ion akkumulátor-gyártóvezetékhez a hengeres akkumulátorhoz, az érmecellához, a tasakcellához, hanem egyablakos oldatot is biztosítunk a lítium akkumulátor-összeszerelő vonalhoz, ha új vagy a lítium-ion-akkumulátor-iparban, és szeretnénk saját lítium-ion akkumulátor-gyártási vonalat vagy lítium-ion akkumulátorcsomag-csomagot, akkor a szakmai technikai támogatást és az útmutatást is meg akarjuk érezni!