石墨烯基锂电池有了新突破
2019-03-08 09:05:26
深圳市来历新材料科技有限公司、秦皇岛市太极环纳米制品有限公司选用智能制作新技能，干法机械剥离石墨烯。并以机械石墨烯为首要新材料制成正极，以涂层金属锂为负极，组成锂烯电池，通过一千屡次循环，成果证明，比容量初始最高可达1800mAh/g，100次时稳定在1200mAh/g以上，约等于一般锂电池的4~5倍，至200次时稳定在1100mAh/g，400次一向到600次也一向稳定在1000mAh/g以上，至700至800次，都是在900mAh/g以上，至1100次时，也还有700mAh/g以上的比容量，也还比一般的锂电池高出两三倍。是行业界石墨烯基锂电池研制以来最好的数据。
“千呼万唤始出来”的石墨烯锂电池，是怎么面世的呢?原因是中国人自己的一个科学发现导致了一个范畴的技能。这就是落地发作的多边应力连动的二次加力，这一力学原理带来了智能制作的创意，发作了Gpa级的超高能冲击式球磨纳米技能，见图2，原因是选用原创的干法机械剥离石墨烯(以下简称机械烯)技能。
干法机械烯的特点是：石墨层间的碱金属不丢失、密度大、表面缺点多、与金属片可衔接成千层饼结构，多层层叠后微孔大增，所以容量高、效率高、寿命长。从图能够看出石墨烯的层厚散布在0.224-0.952纳米之间，其间40%微片进入量子点尺度，石墨烯外观体现极不规矩。
最大的长处是高性价比。大型机可宏量出产，出产成本仅几毛钱1克，使石墨烯天价落地。
锂烯电池是以石墨烯复合纳米材料制成正极，以涂层金属锂为负极，再运用陶瓷纤维隔阂，滴防燃爆电解液组成，涂层的锂片按捺了锂枝晶的成长，陶瓷纤维隔阂可防止意外的枝晶穿透、防燃爆电解液按捺了起火，爆破的意外发作。
以上是2016年研究成果，本年又有了明显发展，在比容量提升至2700mAh/g以上的一起，也感触到了锂烯电池的能量还有很大的上升空间。
新能源要害是新材料，谁能把握新材料，谁就能执锂电商场之盟主，而机械石墨烯及纳米合金新材料最急需是制备要害技能及要害设备的智能制作渠道。
石墨烯剥离机、纳米磨天磨及机械制备石墨烯全纳米材料电池的量产项目是彻底自主立异的新科学发现、新科学理念、新工艺、新技能、新要害制作设备，推翻人们观念的方法学打破，机器的力学规划合理，多边连动，动能巨大，又节约资源，可将石墨烯剥离，可宏量制作石墨烯，确保新材料的宏量。是配备制作与新能源纳米新材料聚合发力的制作渠道。
此外，咱们在秦皇岛一起启动了收回废物废品制成石墨烯负极，成本可低至几分钱1克，比容量是碳负极的两倍，是环保、新能源、新材料的好项目。希有志同路成为合作伙伴。
石墨烯+锂电池可行性有多大？
2019-01-03 09:36:39
众所周知石墨烯具有高导电性、高导热性、高比表面积、高强度和刚度等诸多优良特性，在储能、光电器件、化学催化等诸多领域获得了广泛的应用。
锂离子电池是迄今为止能量比最高的二次电池，但是应用于如新能源汽车时需要进一步提高其能量比。石墨烯的出现为锂离子电池高性能的突破带来了可能，从而为高容量、高倍率、长寿命的锂离子电池材料的研究掀起新一轮的研究热潮。
目前石墨烯在锂电池方面的研究主要分两块
一是在传统锂电池上进行应用，目的是改进、提升锂电池的性能，这类电池不会产生颠覆性的影响;
二是依据石墨烯制造一个新体系的电池，它是一个崭新系列的，在性能上是颠覆性的，称作“超级电池”。
石墨烯在正极材料中的应用
锂电池的正极材料例如常用LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4都是不良的电子导体，它们的电导率分别为10-4、10-6和10-9Scm-1。在目前现有的锂离子电池体系中，电池使用的正负极材料本身具有较低的离子与电子电导率，这是影响和限制锂电池充放电循环和倍率性能的主要因素。所以为了充放电过程中充分有效利用正极材料同时能提高电池的倍率性能，要在正极材料中加入导电剂，传统的导电剂一般是石墨。而石墨烯本身具有非常高的电子传导率，用石墨烯作为导电添加剂是其在锂电池中最直接，也是最广泛的应用。
石墨烯作为导电剂的问题
对于石墨烯导电剂的实际应用，需要综合考虑石墨烯对电子电导的“面-点”促进作用和对离子传导的“位阻效应”;针对导电剂用量和最终电池的能量/功率密度综合考虑设计电极的厚度。对于LFP体系的锂离子电池，由于石墨烯对锂离子传输的影响非常强，所以需要特别注意电极的厚度。
石墨烯在负极材料中的应用
目前锂电池常用的负极材料是石墨，用石墨烯作负极材料的优势有：
石墨烯导电性能好，耐腐蚀，用作负极材料可以增强活性物质与集流体的导电性;
石墨烯片层作为单层二维结构，原则上不存在体积膨胀，所以结构稳定，充放电快，循环性能好;
纳米颗粒原位法合成于石墨烯表面形成基复合材料，通过控制其生长颗粒的尺寸，从而缩短锂离子和电子扩散距离，改善材料的倍率性能;
纳米颗粒均匀覆盖在石墨烯表面，一定程度能够防止石墨烯片层的聚合和电解质浸入石墨烯片层，导致电极材料失效。
石墨烯直接用作负极材料存在的问题
石墨烯由于尺寸小并且具有很高的比表面积，容易与电解液发生反应生成大量的SEI膜，造成大量不可逆容量的损失。
石墨烯在电极循环中容易发生团聚，并且由于范德华力导致团聚不可逆，导致嵌锂困难，电池容量衰减。
石墨烯在制备过程中容易发生再堆叠，对分散和干燥条件要求苛刻，导致成本增加。
石墨烯材料在电池负极材料的应用中表现为首次效率低，循环性能差等问题还未能解决。
当前石墨烯复合材料在锂电池的应用成为研究热门，如何完善高质量石墨烯的制备技术，寻找出一种可控、大规模的石墨烯制备方法，并制备出性能优异的石墨烯基复合材料，是当前研究的重点。若石墨烯基电极材料在高能量密度、高功率密度要求的动力锂离子电池领域获得应用，必将大大提升动力电池的综合性能，推动电动车、电动工具等领域的发展。
铅酸电池和锂电池的区别
2018-12-19 09:49:16
1.标称电压不同：铅酸电池单体平均电压是2V，锂电池单体平均电压是3.6V；2.由于材料不同，铅酸电池活性没有锂电池高，然同等体积内锂电池的容量会比铅酸电池的大，而且铅酸电池也比较笨重；3.锂电池的平台没有铅酸电池稳定；4.铅酸电池不能大电流放电且寿命短，而锂电池可以大电流放电，寿命较好。
钴酸锂电池
2017-12-27 15:15:01
钴酸锂电池结构稳定、容量比高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型号电芯，广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中，标称电压3.7V。钴酸锂的用途：主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。钴酸锂的技术标准1、名称: 钴酸锂 分子式: LiCoO2 分子量: 97.88 2、主要用途: 锂离子电池 3、外观要求: 灰黑色粉末, 无结块 4、X射线衍射: 对照JCDS标准( 16-427) , 无杂相存在 5、包 装: 铁桶内塑料袋包装 6、化学成分与物化性能指标: 镍 Ni 0.05% max (wt%) 锰 Mn 0.01% max (wt%) 铁 Fe 0.02% max (wt%) 钙 Ca 0.03% max (wt%) 钠 Na 0.01% max (wt%) 酸碱性 PH 9.5-11.5 含水量( 105&ordm;C干燥失重量, %) Moisture (wt% loss at 105&ordm;C) <0.05 比表面积( m2/g) BET surface Area (m2/g) 0.2-0.6 振实密度 (g/cm3) Tap Density (g/cm3) 1.7-2.9 粒径大小-D50 (μm) PSD- D50 (μm) 5-12 粒径大小-D10 (μm) PSD- D10 (μm) 1-5 粒径大小-D90 (μm) PSD-D90 (μm) 12-25钴酸锂电池的应用还是比较少的，小电池用钴锂的技术很成熟，但现在钴锂的成本太高，很多公司用锰锂来代替，有的全是锰锂的。钴酸锂性能稳定，目前应用于手机等的技术最为成熟，但应用的最大缺点就是成本高，钴是比较稀缺的战略性金属;另外应用于动力电池方面也有一定的难度。
锂电池的铜箔可用于制作石墨烯，成本可降低100倍
2019-03-07 10:03:00
现在，比较更传统的电子材料，石墨烯制作进程十分缓慢，意味着本钱更高。现在，格拉斯哥大学研讨人员发现，用于制作锂离子电池的铜材料能够快速批量出产大片石墨烯。
现在，比较更传统的电子材料，石墨烯制作进程十分缓慢，意味着本钱更高。现在，格拉斯哥大学研讨人员发现，用于制作锂离子电池的铜材料能够快速批量出产大片石墨烯。作为碳原子的二维晶体，石墨烯是比如零维富勒烯，一维碳纳米管和三维石墨许多碳衍生物的根本构建材料。这些碳纳米材料都被用于制作各种电子产品。从太阳能电池到灯泡和超活络气体传感器。可是出产大面积高品质的石墨烯，其出产本钱远高于硅。
这种出产本钱傍边很大一部分是出产石墨烯的基板。经过运用化学气相堆积(CVD)的办法，铂，镍或钛的碳化物在高温环境中暴露在乙烯或傍边，来发生单层(一层一个原子厚)石墨烯。最近的出产办法现已下降这些本钱，这种办法经过掺入铜作为基体，但即使是这种办法出产本钱依然贵重。
为了协助极大地下降这些本钱，研讨人员运用一般用于制作超薄阴极(负电极)的锂离子电池的廉价铜箔，在其表面上堆积高品质的石墨烯。事实证明，这种廉价铜箔是优秀基材，铜表面彻底润滑，十分合适构成石墨烯，每平方米本钱一美元，之前贵重办法的每平方米本钱为115美元。 该研讨小组以为，大规模廉价组成办法能完成石墨烯基柔性光电体系，包含比如手机曲折显示器，电子纸，无线射频辨认(RFID)的高质量石墨烯薄膜标签，医疗通道以供给药物或监测生命体征，为机器人和假肢打造的电子皮肤等等。
钛酸锂电池
2019-12-17 12:06:21
作为锂离子电池负极材料-钛酸锂，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。此外，它还能够用作正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池。因为钛酸锂的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特色。组成正极：磷酸铁锂、锰酸锂或三元材料、镍锰酸锂。负极：钛酸锂材料。电解液：以碳作负极的锂电池电解液。电池壳：以碳作负极的锂电池壳。优势选用电动车辆替代燃油车辆是处理城市环境污染的最佳挑选，其间锂离子动力电池引起了研究者的广泛重视.为了满意电动车辆对车载铿离子动力电池的要求，研发安全性高、倍率功能好且长寿命的负极材料是其热门和难点。现在，商业化的锂离子电池负极首要选用碳材料，但以碳做负极的锂电池在应用上仍存在一些坏处：1、过充电时易分出锂枝晶，构成电池短路，影响锂电池的安全功能;2、易构成SEI膜而导致初次充放电功率较低，不可逆容量较大;3、即碳材料的渠道电压较低(接近于金属锂)，并且简单引起电解液的分化,然后带来安全隐患。4、在锂离子嵌入、脱出过程中体积改变较大，循环稳定性差。与碳材料比较，尖晶石型的Li4Ti5012具有显着的优点：1、它为零应变材料，循环功能好;2、放电电压平稳，并且电解液不致发作分化，进步锂电池安全功能;3、与炭负极材料比较，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2 *10-8cm2/s)，可高倍率充放电等。4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易发生锂晶枝，为保证锂电池的安全供给了根底。
30页PPT看懂锂电池石墨负极材料
2019-01-04 15:16:49
锰酸锂电池
2017-06-06 17:50:13
锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂 尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有
价格
低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料。 合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子蓄电池电极材料的关键,锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其
产业
化,掺杂是提高其性能的一种有效方法。掺杂有强M-O键、较强八面体稳定性且离子半径与锰离子相近的
金属
离子,能显著改善其循环性能。 锰酸锂与钴酸锂,三元等其他正极材料相比最大的优点是
价格
便宜,最大的缺点是容 锰酸锂量低(只能发挥到100-110,河南思维典型值:105),压实低，导致不太好压.是钴酸锂和三元材料的过渡产品.在动力电池方面 很有可能被三元取代 。 锰酸锂结构：LiMn2O4是一种典型的离子晶体，并有正、反两种构型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m对称性的立方晶体，晶胞常数a=0.8245nm，晶胞体积V=0.5609nm3。氧离子为面心立方密堆积(ABCABC….，相邻氧八面体采取共棱相联)，锂占据1/8氧四面体间隙（V4）位置(Li0.5Mn2O4结构中锂作有序排列：锂有序占据1/16氧四面体间隙)，锰占据氧1/2八面体间隙（V8）位置。单位晶格中含有56个原子:8个锂原子，16个锰原子，32个氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石结构的晶胞边长是普通面心立方结构(fcc)型的两倍，因此，每个晶胞实际上由8个立方单元组成。这八个立方单元可分为甲、乙两种类型。每两个共面的立方单元属于不同类型的结构，每两个共棱的立方单元属于同类结构。每个小立方单元有四个氧离子，它们均位于体对角线中点至顶点的中心即体对角线1/4与3/4处。其结构可简单描述为8个四面体8a位置由锂离子占据，16个八面体位置(16d)由锰离子占据，16d位置的锰是Mn3+和Mn4+按1:1比例占据，八面体的16c位置全部空位，氧离子占据八面体32e位置。该结构中MnO6氧八面体采取共棱相联，形成了一个连续的三维立方排列，即[M2]O4尖晶石结构网络为锂离子的扩散提供了一个由四面体晶格8a、48f和八面体晶格16c共面形成的三维空道。当锂离子在该结构中扩散时，按8a-16c-8a顺序路径直线扩散(四面体8a位置的能垒低于氧八面体16c或16d位置的能垒)，扩散路径的夹角为107°，这是作为二次锂离子电池正极材料使用的理论基础。 市场
人士表示，锰酸锂和锰酸锂电池
行业
的发展前景广阔。
镍氢电池和锂电池的区别--电量
2018-12-05 13:53:11
锂电池的比能量大，电池小巧;单个锂电池的电压是镍氢电池的3倍;没有记忆效应，可随用随充。但也不能用一下就充，这样充放电次数过多，就影响到电池的寿命。锂电池不宜长期贮存，时间久了会永久失去部分容量。最好是充电40%后，放在冰箱的冷藏箱内保存。
浅析石墨烯应用于锂电池中的可能性
2019-03-08 09:05:26
事物的开展方向尽管路途弯曲迂回，但终归是行进的和上升的。石墨烯的功能与其层数休戚相关，倘若有一天能完成高质量单层石墨烯的量产，或许全部又会不一样。
我国粉体网讯近年来，跟着新能源轿车和移动通讯设备的开展，运用石墨烯改进、进步动力、储能电池材料的功能，正成为业界重视的焦点。不管是出于炒作的意图仍是科研成果的发布，一时间石墨烯电池新闻“漫山遍野”!
第一款产品是东旭光电于2016年推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。第二款产品是2016年12月华为推出的业界首个高温长寿命石墨烯助力的锂电池。第三款产品是东旭光电和贝斯特将石墨烯用在隔阂上做出的“国产石墨烯电池”。
……
尽管“石墨烯电池”的新闻许多，但精确的来讲，现在市面上还没有一款真实意义上的“石墨烯电池”，根本上都是在材料中参加一点石墨烯，以进步锂电池的部分功能的石墨烯基锂离子电池。详细咱们就来分析一下石墨烯在锂电池中究竟能起什么作用。
据了解，石墨烯在电池范畴的运用方式主要有这么几种：1、石墨烯独自用于正/负极材料;2、与其它新式负极材料，比方硅基和锡基材料以及过渡金属化合物构成复合材料;3、作为集流体或集流体涂层，用于进步电池功率特性。
经过以上资料来看，石墨烯在锂电池中的运用还真不少，现在咱们就来分析一下可行性究竟有多大。
1、石墨烯直接作为正/负极材料
研讨标明，纯石墨烯的充放电曲线跟高比表面积硬碳和活性炭材料十分类似，都具有高比表面无序碳材料的根本电化学特征，即初次循环库仑功率极低、充放电渠道过高、电位滞后严峻以及循环稳定性较差的缺陷。
结构上来看，石墨烯的片状结构按捺锂离子的涣散，简单构成电池极化严峻，这也导致了石墨烯的振实和压实密度都十分低，再加上石墨烯本钱极端贵重。归纳来讲，不存在替代传统电极材料直接用作锂离子电池的或许性。
2、石墨烯复合材料电极
石墨烯与硅基和锡基材料以及过渡金属化合物构成复合材料电极。一方面来看，运用石墨烯的纳米空隙能够很好地处理硅和锡材料的胀大碎裂，另一方面，彼此协同作用可有用缓解聚会现象进步额定的储锂空间。
归纳来讲，石墨烯复合材料做电极的确能改进复合材料的电化学功能，但考量材料本钱、生产工艺、量产化或许，石墨烯复合材料电极做不到“鹤立鸡群”，究竟花了大力气做出的材料性价比不高，也就没有完成产业化的必要。
3、石墨烯作为导电剂
其他方面来看，参加到导电剂能进步材料的循环功能和高倍率功能，作用显着高于天然石墨和黑，一起能将电芯内阻减小至最小，有用地处理了阻止锂电池产品快速充电的技能瓶颈，一起大大延长了电池运用寿命，但高倍率功能不抱负，难以广泛运用。
尽管抱负很饱满，但实际总是很骨感，片层结构的石墨烯很难完成均匀涣散，除此之外，石墨烯表面具有丰厚的官能团，添加过多不只会下降电池能量密度，并且会添加电解液吸液量，一起还会添加与电解液的副反应而影响循环性，甚至有或许带来安全性问题。
4、石墨烯运用于正极材料
研讨标明，石墨烯作为辅料添加到正极材料中，可改进倍率和低温功能。可是此类研讨的重复性不高，笔者查阅相关资料，有研讨标明，石墨烯包覆磷酸铁锂只能弱小进步充电功能，作用还不如碳纳米管;而石墨烯包覆三元材料会使材料功能下降，若运用氧化石墨烯功能会稍微改进。归纳来讲，并不是特别抱负。
总结
尽管石墨烯在锂电池中的运用现在并不可观，但今日的石墨烯并不等同于未来的石墨烯，马克思曾在其唯物辩证的哲学思想中提出：“新事物的开展阅历着由小变大，由不完善到完善的进程，人们对新事物的认可也有必定进程，事物的开展方向尽管路途弯曲迂回，但终归是行进的和上升的。”石墨烯的功能与其层数休戚相关，倘若有一天能完成高质量单层石墨烯的量产，或许全部又会不一样。
石墨烯和氧化石墨烯
