石墨烯鋰離子電池原理

石墨烯，是由碳原子組成的單原子層平面薄膜，厚度僅為0.34納米，單層厚度相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的十五萬(wàn)分之一。是目前世界上已知的最輕薄、最堅(jiān)硬的納米材料，透光性好，能折疊。自問(wèn)世以來(lái)，就因?yàn)槠鋸?qiáng)大的導(dǎo)電性能被看做革命性的儲(chǔ)能材料，按照新國(guó)標(biāo)檢測(cè)，其循環(huán)壽命達(dá)4000次以上，使用溫度范圍從零下30攝氏度至零上70攝氏度。在保證一定續(xù)駛里程的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)大電流快速充電和超長(zhǎng)的循環(huán)使用壽命。

銅離子具有雙重正電荷，穿過(guò)溶液的速度約每秒300米，因?yàn)槿芤涸谑覝叵碌臒崮芰?。?dāng)鋰離子猛烈撞入石墨烯帶時(shí)，碰撞會(huì)出現(xiàn)足夠的能量，使不在原位的電子離開(kāi)石墨烯。電子有兩種選擇：可以離開(kāi)石墨烯帶，和銅離子結(jié)合，也可以穿過(guò)石墨烯，進(jìn)入電路。

流動(dòng)的電子在石墨烯中更快，超過(guò)它穿過(guò)溶液的速度，所以電子自然會(huì)選擇路徑，穿過(guò)電路。釋放的電子更傾向于穿過(guò)石墨烯表面，而不是進(jìn)入電解液。設(shè)備就是這樣出現(xiàn)電壓的。

石墨烯鋰離子電池正負(fù)極材料方面的優(yōu)勢(shì)

1)石墨烯具有超大的比表面積(2630m2/g)，可降低鋰離子電池極化，從而減少因極化造成的能量損失。

2)石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，即具備良好的電子傳輸通道和穩(wěn)定性。

3)石墨烯片層的尺度在微納米量級(jí)，遠(yuǎn)小于體相石墨的，這使得Li+在石墨烯片層之間的擴(kuò)散路徑縮短；片層間距的增大也有利于Li+的擴(kuò)散傳輸，有利于鋰離子電池功率性能的提高。