石墨烯市場已達到10億個鋰電池的爆炸點

石墨烯市場已達到10億個鋰電池的爆炸點
來源：東莞市捷誠石墨制品有限公司 發布時間：2018-12-08 點擊次數：136


鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液組成。決定鋰離子電池整體電化學性能的關鍵是電極材料，從鋰離子電池的工作原理出發，電子和鋰離子參與鋰離子電池的充放電過程。鋰離子電池的電極必須是離子和電子的混合導體。

然而，由于鋰電池正極活性物質大多是過渡金屬氧化物或過渡金屬磷酸鹽，因此它們大多是導電性差的半導體或絕緣體，其導電性介于10-3-10-9Scm之間。陰極材料的E直接限制了固相中李+的輸運速率。特別是在快速充放電條件下，極化電壓升高，放電平臺過早終止，導致循環容量迅速衰減。

鋰電池的廣泛應用，對鋰電池的導電性、耐久性和循環壽命提出了更高的要求。為了解決陰極材料導電性差的問題，通常在電極活性物質中加入高導電性導電劑，導電添加劑的作用是收集特定活性物質之間以及活性物質與膠體之間的微電流。因此，在鋰離子電池電極材料中加入導電劑來構建導電網絡，可以降低電池的內阻，有效地提高電池的電子遷移率。遷移率，從而提高了電極的充放電速率，保證了電池的良好充放電性能。



目前，導電劑包括傳統的導電劑（以炭黑）、碳納米管和石墨烯，導電炭黑具有粒徑小、比表面積大的特點。它能吸收液體并在電池中保持液體。其缺點是價格昂貴，難以分散。碳納米管（CNT）是近年來出現的新型導電劑。它們的直徑一般為5納米，長度為10-20微米。石墨烯不僅可以充當導電網絡中的導體，而且具有雙層效應，在超級電容器中扮演著高速的角色，相比之下，石墨烯作為一種新興的材料，比導電炭黑和碳納米管具有更優異的性能。

石墨烯是一種二維片狀納米材料，理論比表面積2630m2/g，微強度130GPa，鋼100倍，導熱系數3倍，載流子遷移率10倍，室溫電阻率最低。因此，石墨烯具有優良的導電性和導熱性，在鋰電池產品的應用中具有巨大的潛力和廣闊的前景。在電極材料之間，導電機理由傳統的點線接觸轉變為表面接觸。



在導電劑用量相同的前提下，石墨烯的電阻率是碳納米管的十分之一，是導電炭黑的百分之四十。石墨烯的導熱性能明顯優于導電炭黑和碳納米管，而且石墨烯的導熱性能高達5300Wm K，優于所有材料。有利于電池的散熱、高低溫性能，延長電池的壽命。

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除了提高鋰離子電池的電導率外，石墨烯導體還保持了鋰離子電池的電導率，這間接地提高了磷酸鐵鋰由于較少的添加而導致的壓實密度，從而間接地提高了鋰的體積能量密度。另一方面，磷酸鐵鋰的電導率增加，電池倍增率顯著提高，石墨烯導電劑使動力電池容量比其它類型的動力電池下降更多，循環次數l電池壽命大大增加。

長期以來，石墨烯的批量生產一直面臨著成本高、產率低、質量不穩定的問題。低成本批量生產質量好、缺陷少、層數少的石墨烯是石墨烯產業化的前提，而石墨烯作為納米材料容易聚集，如何有效地制備鋰離子電池正極材料是分散石墨烯的另一大難題。隨著研發技術的不斷進步，解決了制約石墨烯導電劑產業化的難題。

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