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石墨烯在锂二次电池中的应用研究进展

引言随着能源危机以及环境的污染,新能源的开发和可循环利用的资源有重要的意义。在这样的时代背景下,相关产业界提出众多能源的新储存模式,其中电化学能源是高效绿色储能中的一种,被广泛研究。由于锂具有很高的能量密度,锂二次电池一直以来被广泛研究并取得了快速的发展,特别是解决当前的能源危机及环境污染问题,高效的电化学储能器件迫在眉睫。本文分析了不同结构形貌的石墨烯基材料在锂二次电池中的研究进展。1.石墨烯在锂离子电池负极中的应用1.1石墨烯基全碳材料石墨材料是锂离子电池最好的负极材料之一,性能强劲,即使作为单层石墨也有很大研究的前景。有关研究表明石墨烯片层的两侧可以吸附离子,其储锂机理与硬碳材料有一定相似。石墨烯的储锂容量与其他材料相比有一定优势,其片层无规堆叠能达到理论容量的两倍。石墨烯的制备方法较多,其中有最初的机械制备方法,也有化学制备方法、热解理法等;大规模的制备方法,也是行业比较常用的制备方法,主要是化学还原法制备方法和化学解理...  (本文共2页) 阅读全文>>

《化工新型材料》2017年06期
化工新型材料

基于石墨烯改性锂二次电池正极材料研究进展

随着各种小型电子产品、电动交通设备、储备电源和航空航天等领域的飞速发展,需要功率更高、寿命更长和能量密度更大的新型可充放电的储能设备。锂二次电池的开发研究受制于电池各个组成部分(包括正极材料、负极材料、电解质等部分)之间的热力学稳定性问题[1],因此,锂二次电池电极材料的选择尤为重要。研究者们使用电化学性能优异的石墨烯与其他正极材料进行掺杂改性形成复合正极材料,为锂离子电池的发展注入了新的活力。1石墨烯复合锂离子电池正极材料1.1石墨烯/LiMPO4复合正极材料与传统制备磷酸铁锂(LiFePO4)的方法相比,石墨烯/LiFePO4复合正极材料制备的方法是与其他物质复合进行改性。孟立君等[2]利用0.5%的还原石墨烯与结晶较好的纳米LiFePO4材料水热合成LiFePO4/0.5%石墨烯复合正极材料。电化学测试表明,该复合材料在0.05C和2.50C放电倍率下,放电容量能分别达到152和130.5mAh/g。Yang等[3]采用肼...  (本文共3页) 阅读全文>>

武汉大学
武汉大学

锂二次电池有机电极材料的研究

能源和环境问题被公认是21世纪人类社会面临的两大最主要的挑战。人们对高效清洁能源的渴求,促进了化学电源尤其是锂二次电池的发展。当前,消费类电子产品,电动汽车和储能电站等领域的迅速发展,对锂二次电池的充放电性能、安全性、环保性、可持续性等方面都提出了更高的要求。因此,锂二次电池的研究与应用正面临着巨大的机遇与挑战。传统锂离子电池无机正极材料由于理论比容量和结构稳定性所限,能量密度很难进一步提高。锂离子电池的大规模生产和使用,使人们开始担忧无机电极材料带来的资源与环境问题。电活性有机电极材料,由于其理论比容量高,绿色可持续等特点,有可能取代传统无机电极材料,应用于新一代的“绿色锂二次电池”。在此背景下,我们设计合成了一系列基于共轭羰基的高性能聚合物电极材料,研究探讨了材料结构与电化学性能之间的关系,并探索了它们在许多新型锂二次电池技术中的应用。本论文的主要内容可分为如下几个部分:一.聚蒽醌硫醚(PAQS)正极材料醌类小分子具有非常好...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

石墨烯基纳米复合材料在锂二次电池中的应用研究

随着移动电子设备、电动汽车、智能电网以及航空航天等领域的迅猛发展,商用锂离子电池受其传统电极材料理论比容量限制,已无法满足日益增长的能源需求,开发具有高能量密度、高功率密度和环保经济的电极材料体系以及其他锂二次电池体系迫在眉睫。目前研究者致力于探索应用于锂离子电池、锂有机电池和锂硫电池等锂二次电池的新型电极材料,对推动能源存储系统的科学可持续性发展具有重要意义。针对电极材料存在的瓶颈问题,包括氧化锡负极材料充放电过程中的巨大体积变化、有机电极材料在电解液中的溶解以及锂硫电池循环过程中多硫阴离子的“穿梭效应”等,本课题旨在探索和挖掘具有独特各向异性、高电荷迁移率等优异特性的石墨烯基二维材料在电极材料改性中的应用价值。研究主要内容和结果如下:1.通过在水热碳化蔗糖的过程中引入含硼前驱体(硼酸或苯硼酸),对负载有氧化锡纳米颗粒的石墨烯纳米片进行包覆,最后对包覆中间产物进行热处理,制备了一种具有二维核壳结构的硼掺杂碳包覆氧化锡/石墨烯纳...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>

《化学学报》2017年02期
化学学报

锂-空气二次电池关键材料与器件的设计与制备

1引言课题组,他们使用钌及其氧化物作为空气电极催化剂使电池的充放电效率得到大幅度的提升,为锂-空气二次锂-空气二次电池具有远高于传统锂离子电池的理电池的商业化应用奠定了基础.(2)锂-空气二次电池的论能量密度以及对环境较友好等特点,这一概念一经提电极稳定性,包括物理稳定性以及化学稳定性等仍有待出便受到了科研界的广泛关注,被认为是最具应用前景提升[22].Bruce课题组[23]发现,目前广泛使用的碳材料的新一代化学电源.锂-空气二次电池采用金属锂片作作为锂-空气二次电池正极材料并不稳定,在电压高于为负极,电解液中的锂离子与正极中来自空气的氧气发3.5 V时会发生分解,且碳为疏水性质时分解更为严重;生电化学反应:2Li++2e-+O2?Li2O[1~3]2,电池在反另外,IBM实验室[24]同样证明了电池放电产物Li2O2会应过程中可直接利用空气中的氧气,但实现所设计的理和碳材料反应在其界面生成Li2CO3,造成电极腐蚀;想反应过...  (本文共10页) 阅读全文>>

《数理化学习(高中版)》2017年02期
数理化学习(高中版)

二次电池电池反应式书写

根据教育部考试中心《2017年普通高等学校招生全国统一考试大纲(化学)》规定必考内容为必修模块“化学1”、“化学2”和选修模块“化学反应原理”的内容.其中对《化学反应原理》一书中第四章化学能与电能知识的要求是“理解原电池和电解池的构成,工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式,了解常见化学电源的种类及其工作原理.”原电池电极反应式的书写是学生学习《化学能与电能》知识时的一个重点和难点.其中对二次电池的考察更为常见,因为二次电池在放电时相当于原电池,而充电时则是电解池.涉及的反应多,考点多所以更受到出题者的青睐.然而不少学生在有关二次电池知识方面还存在基本概念不清,书写电极反应式困难,不能进行有关计算等一些问题.一、二次电池的定义利用化学反应的可逆性,可以组建成一个新电池,即当一个化学反应转化为电能之后,还可以用电能使化学体系修复,然后再利用化学反应转化为电能,所以叫二次电池(可充电电池).可充电电池的充放电循环可达数千次到上...  (本文共2页) 阅读全文>>