石墨烯市场已达到10亿个锂电池的爆炸点

石墨烯市场已达到10亿个锂电池的爆炸点
来源：东莞市捷诚石墨制品有限公司 发布时间：2018-12-08 点击次数：136


锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。决定锂离子电池整体电化学性能的关键是电极材料，从锂离子电池的工作原理出发，电子和锂离子参与锂离子电池的充放电过程。锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体。

然而，由于锂电池正极活性物质大多是过渡金属氧化物或过渡金属磷酸盐，因此它们大多是导电性差的半导体或绝缘体，其导电性介于10-3-10-9Scm之间。阴极材料的E直接限制了固相中李+的输运速率。特别是在快速充放电条件下，极化电压升高，放电平台过早终止，导致循环容量迅速衰减。

锂电池的广泛应用，对锂电池的导电性、耐久性和循环寿命提出了更高的要求。为了解决阴极材料导电性差的问题，通常在电极活性物质中加入高导电性导电剂，导电添加剂的作用是收集特定活性物质之间以及活性物质与胶体之间的微电流。因此，在锂离子电池电极材料中加入导电剂来构建导电网络，可以降低电池的内阻，有效地提高电池的电子迁移率。迁移率，从而提高了电极的充放电速率，保证了电池的良好充放电性能。



目前，导电剂包括传统的导电剂（以炭黑）、碳纳米管和石墨烯，导电炭黑具有粒径小、比表面积大的特点。它能吸收液体并在电池中保持液体。其缺点是价格昂贵，难以分散。碳纳米管（CNT）是近年来出现的新型导电剂。它们的直径一般为5纳米，长度为10-20微米。石墨烯不仅可以充当导电网络中的导体，而且具有双层效应，在超级电容器中扮演着高速的角色，相比之下，石墨烯作为一种新兴的材料，比导电炭黑和碳纳米管具有更优异的性能。

石墨烯是一种二维片状纳米材料，理论比表面积2630m2/g，微强度130GPa，钢100倍，导热系数3倍，载流子迁移率10倍，室温电阻率最低。因此，石墨烯具有优良的导电性和导热性，在锂电池产品的应用中具有巨大的潜力和广阔的前景。在电极材料之间，导电机理由传统的点线接触转变为表面接触。



在导电剂用量相同的前提下，石墨烯的电阻率是碳纳米管的十分之一，是导电炭黑的百分之四十。石墨烯的导热性能明显优于导电炭黑和碳纳米管，而且石墨烯的导热性能高达5300Wm K，优于所有材料。有利于电池的散热、高低温性能，延长电池的寿命。

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除了提高锂离子电池的电导率外，石墨烯导体还保持了锂离子电池的电导率，这间接地提高了磷酸铁锂由于较少的添加而导致的压实密度，从而间接地提高了锂的体积能量密度。另一方面，磷酸铁锂的电导率增加，电池倍增率显著提高，石墨烯导电剂使动力电池容量比其它类型的动力电池下降更多，循环次数l电池寿命大大增加。

长期以来，石墨烯的批量生产一直面临着成本高、产率低、质量不稳定的问题。低成本批量生产质量好、缺陷少、层数少的石墨烯是石墨烯产业化的前提，而石墨烯作为纳米材料容易聚集，如何有效地制备锂离子电池正极材料是分散石墨烯的另一大难题。随着研发技术的不断进步，解决了制约石墨烯导电剂产业化的难题。

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