石墨烯基材料做電極材料的機遇與挑戰
發布時間:2017-05-04 責任編輯:susan
【導讀】近年來,高性能電化學儲能裝置的需求量大幅上升,於(yu)是(shi)很(hen)多(duo)學(xue)者(zhe)都(dou)開(kai)始(shi)投(tou)入(ru)到(dao)對(dui)更(geng)卓(zhuo)越(yue)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)的(de)開(kai)發(fa)和(he)研(yan)究(jiu)中(zhong)。在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian),石(shi)墨(mo)烯(xi)基(ji)材(cai)料(liao)吸(xi)引(yin)了(le)大(da)量(liang)目(mu)光(guang)。由(you)於(yu)能(neng)提(ti)升(sheng)現(xian)有(you)設(she)備(bei)性(xing)能(neng),並(bing)使(shi)下(xia)一(yi)代(dai)設(she)備(bei)更(geng)實(shi)用(yong),石(shi)墨(mo)烯(xi)基(ji)材(cai)料(liao)被(bei)看(kan)作(zuo)是(shi)前(qian)景(jing)深(shen)遠(yuan)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)。

盡jin管guan石shi墨mo烯xi也ye麵mian臨lin同tong樣yang問wen題ti,甚shen至zhi情qing況kuang更geng嚴yan重zhong,但dan經jing過guo石shi墨mo烯xi和he電dian極ji結jie構gou設she計ji的de可ke控kong組zu合he,還hai是shi可ke以yi得de到dao高gao密mi度du石shi墨mo烯xi基ji電dian極ji。此ci外wai,在zai許xu多duo情qing況kuang下xia,組zu裝zhuang的de集ji成cheng石shi墨mo烯xi基ji電dian極ji不bu含han任ren何he導dao電dian劑ji和he粘zhan結jie劑ji,因yin此ci能neng進jin一yi步bu幫bang助zhu提ti升sheng體ti積ji能neng量liang密mi度du。

作為電化學儲能裝置的潛在電極材料,石墨烯具有許多其他傳統碳材料和納米碳材料所沒有的優越性。石墨烯物理結構穩定、比表麵積大、導電性良好,對大多數電化學儲能裝置來說,它幾乎是一種完美材料。
此外,石墨烯的輸出性能也取得了很多令人矚目的進步:利用二維層狀結構能構建出各種三維結構,還具備可調節的孔隙結構。我們在論文中綜述了石墨烯基材料在液態鋰離子電池、鋰硫電池、鋰氧電池、NIB和SC等方麵的應用。我們研究發現,將石墨烯應用於這些裝置,能大大提高其性能。
石墨烯的幾個顯著優勢如下:
1.shimoxizaishijiyingyongyufeitancailiaoshi,shiyizhongyoulidetanjicai。tayingyongrongyi,bibiaomianjida,shidezaiqibiaomianshixianqitahuoxingchengfendezajiaohejunyunsanbugengjiarongyi,zheyejidatigaolezhexiechengfendeliyonglv。ciwai,liyongshimoxizailianggehuoxinglizishenzhishizhenggedianjijiangoujianhuliandedaodianwangluoyeshiqingeryiju。zheyangdewangluoyouzhuyutigaodianjidexunhuanwendingxing。
2.通過在裝置中使用石墨烯代替傳統碳材料,能實現高體積能量密度。石墨烯為高體積能量密度裝置的組裝提供了潛在解決方案。
3.柔(rou)性(xing)石(shi)墨(mo)烯(xi)有(you)望(wang)製(zhi)造(zao)柔(rou)性(xing)儲(chu)能(neng)裝(zhuang)置(zhi)。使(shi)用(yong)石(shi)墨(mo)烯(xi)及(ji)其(qi)組(zu)件(jian)可(ke)以(yi)製(zhi)備(bei)出(chu)具(ju)有(you)高(gao)度(du)柔(rou)韌(ren)性(xing)的(de)集(ji)流(liu)體(ti),為(wei)我(wo)們(men)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)取(qu)代(dai)脆(cui)性(xing)金(jin)屬(shu)集(ji)流(liu)體(ti)的(de)方(fang)法(fa)。此(ci)外(wai),利(li)用(yong)石(shi)墨(mo)烯(xi)還(hai)能(neng)製(zhi)備(bei)出(chu)集(ji)成(cheng)柔(rou)性(xing)電(dian)極(ji),有(you)助(zhu)於(yu)解(jie)決(jue)在(zai)反(fan)複(fu)彎(wan)曲(qu)過(guo)程(cheng)中(zhong)集(ji)流(liu)體(ti)活(huo)性(xing)材(cai)料(liao)分(fen)離(li)的(de)問(wen)題(ti)。
除chu了le以yi上shang幾ji點dian,石shi墨mo烯xi相xiang較jiao於yu傳chuan統tong碳tan材cai料liao還hai具ju有you多duo種zhong優you越yue性xing能neng,可ke能neng有you助zhu於yu促cu進jin各ge種zhong新xin型xing電dian池chi係xi統tong的de實shi際ji應ying用yong。新xin近jin研yan究jiu報bao告gao指zhi出chu,高gao能neng室shi溫wen鈉na硫liu電dian池chi通tong過guo碳tan/硫liu複fu合he材cai料liao作zuo為wei電dian極ji。我wo們men可ke以yi預yu料liao,石shi墨mo烯xi可ke以yi進jin一yi步bu幫bang助zhu提ti升sheng這zhe類lei電dian池chi的de性xing能neng。還hai有you研yan究jiu發fa現xian,石shi墨mo烯xi基ji複fu合he材cai料liao可ke作zuo為wei鋅xin空kong氣qi電dian池chi的de高gao效xiao電dian催cui化hua劑ji。在zai種zhong種zhong結jie果guo之zhi上shang,我wo們men不bu難nan看kan出chu,石shi墨mo烯xi在zai未wei來lai能neng源yuan儲chu存cun裝zhuang置zhi應ying用yong中zhong的de巨ju大da潛qian力li。


盡管石墨烯基材料在電化學儲能裝置(EESDs)應ying用yong中zhong具ju有you諸zhu多duo優you點dian,其qi實shi際ji應ying用yong目mu前qian尚shang未wei得de到dao充chong分fen實shi現xian,並bing且qie還hai存cun在zai一yi些xie嚴yan重zhong問wen題ti。正zheng是shi這zhe些xie亟ji待dai解jie決jue的de問wen題ti,導dao致zhi石shi墨mo烯xi基ji材cai料liao目mu前qian在zai很hen多duo實shi際ji應ying用yong中zhong受shou到dao阻zu礙ai。要yao解jie決jue現xian有you挑tiao戰zhan,還hai需xu要yao通tong過guo理li論lun計ji算suan和he實shi驗yan研yan究jiu等deng方fang式shi,付fu出chu更geng多duo努nu力li。相xiang信xin未wei來lai幾ji年nian內nei,石shi墨mo烯xi基ji材cai料liao的de實shi際ji應ying用yong將jiang會hui取qu得de進jin一yi步bu突tu破po,推tui動dong能neng源yuan存cun儲chu裝zhuang置zhi實shi現xian革ge命ming性xing進jin展zhan。
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