Mae graphene yn ddeunydd sy'n cael ei dynnu o graffit ac mae'n cynnwys carbon pur, sy'n un o'r elfennau pwysicaf ym myd natur.Powdr graphene ocsid, fel math newydd o ddeunydd, mae ganddo botensial cymhwysiad gwych mewn meysydd storio ynni fel batris lithiwm, batris lithiwm-sylffwr, batris aer, storio hydrogen, a supercapacitors. Mae graphene yn meddu ar symudedd electron uchel iawn, arwynebedd penodol, cryfder tynnol, a hyblygrwydd rhagorol. Gall nid yn unig wella dwysedd ynni a phwer batris lithiwm, cyflawni capasiti storio lithiwm uwch a pherfformiad gwefru cyflym gwell, ond mae hefyd yn helpu i oresgyn problemau technoleg rhyngwyneb solid solid batris cyflwr solid.
1. Strwythur ac eiddo graphene
Mae graphene yn nano-ddeunydd dau ddimensiwn sy'n cynnwys atomau carbon, gan gyflwyno strwythur dellt hecsagonol sy'n debyg i diliau. Hyd bond CC graphene yw 0. 141 nm, ac mae ei ddwysedd damcaniaethol oddeutu 0. 77 mg/m². Dim ond diamedr un atom carbon yw trwch graphene.
Mae atomau carbon yn cymryd rhan mewn hybridization mewn modd sp², gan ganiatáu i electronau gynnal yn llyfn rhwng haenau.
Felly, mae gan graphene ddargludedd trydanol rhagorol ac ar hyn o bryd dyma'r deunydd gyda'r gwrthiant isaf yn hysbys. Dyma un o'r rhesymau pam mae gan graphene ragolygon eang ym maes batris.
Mae egwyddor weithio sylfaenol batris graphene yn debyg i egwyddor batris lithiwm-ion traddodiadol, gyda'r prif wahaniaeth yn gorwedd wrth ddefnyddio deunyddiau electrod.
Mewn batris graphene, mae'r electrodau fel arfer yn cael eu gwneud o ddeunyddiau cyfansawdd sy'n seiliedig ar graphene, sy'n galluogi'r batris i fod â dargludedd trydanol uwch a chyflymder trosglwyddo ïon cyflymach.Mae arwynebedd uchel graphene yn darparu safleoedd mwy gweithredol, gan ganiatáu ar gyfer storio mwy o daliadau a thrwy hynny gynyddu dwysedd egni'r batri.
Mae gan ddeunyddiau graphene ddargludedd thermol rhagorol. Gall dargludedd thermol tymheredd damcaniaethol deunydd un haen gyrraedd 3000-5000 w/(m · k). Gellir defnyddio'r eiddo hwn i astudio'r mater afradu gwres wrth weithredu batris.
Mae gan ddeunyddiau graphene briodweddau mecanyddol rhagorol ac maent yn ddeunydd â chaledwch a chryfder uchel iawn. Gellir eu defnyddio i ddatblygu ac astudio deunyddiau electrod hyblyg.
2. Manteision graphene mewn cymwysiadau batri
2.1 Dargludedd trydanol ultra-uchel
Mae symudedd electronau graphene yn uchel iawn, gan ganiatáu i electronau symud yn gyflym o fewn y deunydd, a thrwy hynny gynyddu cyflymder gwefru'r batri yn sylweddol. Yn ôl data perthnasol, gall cyflymder gwefru batris graphene gyrraedd 5 i 10 gwaith yn fwy na batris lithiwm traddodiadol.
2.2. Gwell dwysedd ynni
Mae strwythur atomig graphene yn caniatáu ar gyfer mwy o arwynebedd a gweithgaredd electrocemegol, sy'n helpu batris i storio mwy o egni ac yn cynyddu dwysedd egni cyffredinol y batri.
2.3. Gwell sefydlogrwydd thermol
Mae dargludedd thermol rhagorol graphene yn helpu gyda rheolaeth thermol batris yn ystod gwefru a rhyddhau, a all leihau digwyddiadau ar ffo thermol a gwella diogelwch y batris.
2.4. Cyfeillgarwch amgylcheddol
Gellir cynhyrchu graphene trwy ddulliau fel dyddodiad anwedd cemegol, sy'n fwy cyfeillgar i'r amgylchedd o'i gymharu â dulliau cynhyrchu deunyddiau batri traddodiadol.
3.Cymhwyso graphene mewn batris lithiwm-ion
3.1 Deunydd electrod negyddol graphene
Defnyddir graphene yn uniongyrchol fel y deunydd electrod negyddol
Mae gan graphene ddargludedd trydanol rhagorol, ond mae tueddiad ei strwythur microsgopig dau ddimensiwn i bentyrru yn arwain yn hawdd at ymchwil anfoddhaol ar ddeunyddiau electrod graphene annibynnol. Y prif amlygiadau yw perfformiad cyfradd wael y batri ac effeithlonrwydd beicio isel, ac ati.
Deunyddiau electrod negyddol cyfansawdd graphene
Ar hyn o bryd, mae'r prif ddeunyddiau cyfansawdd electrod negyddol graphene yn cynnwys: pontio metel ocsid/deunyddiau cyfansawdd graphene a deunyddiau silicon wedi'u haddasu gan graphene, ac ati. Cyfeiriad ymchwil y math hwn o ddeunyddiau cyfansawdd yw defnyddio priodweddau dargludol a nodweddion strwythurol y cyfraddau graphene, felly, cynorthwyo i gynorthwyo, cynorthwyo, i gynorthwyo, i gynorthwyo nanome, i gynorthwyo nanome, i gynorthwyo naneom Batris lithiwm-ion a gwneud iawn am ddiffygion a diffygion deunyddiau crai.
3.2. Asiant dargludol graphene
Swyddogaeth sylfaenol deunyddiau asiant dargludol yw sefydlu sianeli trosglwyddo ïon cyflym rhwng gronynnau gweithredol yr electrodau, a thrwy hynny gynyddu cyflymder trosglwyddo electronau. Mae gan ddeunyddiau sy'n seiliedig ar garbon fanteision pwysau ysgafn, dargludedd uchel, dargludedd thermol uchel, a sefydlogrwydd cemegol da. Ar hyn o bryd nhw yw'r math o asiant dargludol a ddefnyddir fwyaf. Fodd bynnag, ni all asiantau dargludol traddodiadol fel graffit dargludol a charbon dargludol du mewn deunyddiau carbon fodloni gofynion y farchnad mwyach. Mae ymchwil a datblygu asiantau dargludol newydd yn hanfodol.
- Asiant dargludol monolayer graphene
Mae graphene, fel nanomaterial dau ddimensiwn, yn arddangos dargludedd trydanol rhagorol. Mae graphene ag arwynebedd penodol mawr ynghlwm wrth wyneb y gronynnau electrod positif ac yn plethu â'i gilydd i ffurfio rhwydwaith dargludol cyflym iawn. Gall hyn gynyddu cyfradd ymfudo ïonau lithiwm ac electronau i bob pwrpas.
Yn achos batris gwefru a rhyddhau cyfradd isel, wrth i faint o graphene a ychwanegir gynyddu, mae'r capasiti rhyddhau penodol yn cynyddu yn gyntaf ac yna'n gostwng. O'i gymharu ag asiantau dargludol masnachol, gall ychwanegu ychydig bach o graphene gael effaith dargludol dda ac mae perfformiad y batri hefyd yn cael ei wella yn unol â hynny. Fodd bynnag, pan fydd y batri yn cael ei wefru a'i ryddhau cyfradd uchel, mae perfformiad defnyddio graphene ar ei ben ei hun fel asiant dargludol yn israddol i berfformiad yr asiant dargludol confensiynol.
- Asiant dargludol cyfansawdd graphene a charbon du
Pan gyfunir graphene a charbon du i ffurfio deunydd asiant dargludol cyfansawdd, mae nifer fawr o gynfasau graffit dau ddimensiwn wedi'u lapio'n unffurf o amgylch y strwythur du carbon du gwreiddiol. Mae'r bylchau rhwng y cynfasau wedi'u llenwi â charbon du, gan wasanaethu fel strwythur y fframwaith.
Trwy ddargludiad cydweithredol, mae'r dargludiad dau ddimensiwn gwreiddiol ar y pwyntiau yn cael ei drawsnewid yn ddargludiad tri dimensiwn ar y pwyntiau. Ar yr un pryd, mae problem pentyrru graphene ac agregu yn cael ei datrys, a gwellir sefydlogrwydd strwythurol ac effeithlonrwydd dargludiad.
- Ychwanegyn dargludol cyfansawdd graphene a charbon nanotube
Pan ychwanegir nanotiwbiau graphene/carbon fel ychwanegion dargludol at ddeunyddiau batri lithiwm-ion, gall y ddau ffurfio rhwydwaith safle dargludol tri dimensiwn.
Mae nanotiwbiau carbon yn rhedeg trwy bob haen o gynfasau graphene, gan drawsnewid y gofod dargludo dau ddimensiwn gwreiddiol yn strwythur pontio tri dimensiwn ar gyfer sianeli trawsyrru. Mae'n darparu llwybr dargludo electronig cyflymach a llyfnach, gan wella effeithlonrwydd trosglwyddo electrod positif yr batri yn sylweddol a chyfradd trosglwyddo ïonau lithiwm. Ar yr un pryd, mae effaith fframwaith nanotiwbiau carbon i bob pwrpas yn gwella sefydlogrwydd y strwythur graphene, gan atal crynhoad a chronni.
4.Addasu rhyngwyneb batris cyflwr solid
Ar hyn o bryd, gwnaed cynnydd sylweddol wrth ymchwilio i electrolytau solid dargludedd uchel. Fodd bynnag, mae'r priodweddau gwlychu ar y rhyngwyneb solid-solid a ffurfiwyd gyda'r electrodau yn wael, sy'n effeithio'n andwyol ar wrthwynebiad y rhyngwyneb, cydnawsedd cemegol, a sefydlogrwydd rhyngwyneb.
Yn y rhanbarth rhyngwyneb electrod negyddol, gall y fframwaith graphene tri dimensiwn, platiau wedi'u lamineiddio a sfferau gwag atal ffurfio dendrites lithiwm ac ehangu cyfaint yr electrod yn ystod gwefru.
Yn y rhanbarth rhyngwyneb electrod positif, mae graphene yn cael ei gyfuno â'r deunydd electrod a'r electrolyt i wella trosglwyddiad gwefr. Yn ogystal, mae graphene yn gweithredu fel haen byffer, gan wella cydnawsedd rhyngwyneb a thrwy hynny wella perfformiad cyffredinol y batri.
Acey deallusyn arbenigo mewn ymchwilio a gweithgynhyrchu offer pen uchel ar gyfer batris lithiwm-ion. Gallwn nid yn unig ddarparu datrysiad un stop ar gyfer llinell gynhyrchu batri ïon lithiwm ar gyfer batri silindrog, cell coin, cell cwt, ond hefyd yn darparu datrysiad un stop ar gyfer llinell ymgynnull pecyn batri lithiwm, os ydych chi'n newydd yn y diwydiant batri ïon lithiwm, ac eisiau adeiladu eich cefnogaeth lithiwm eich hun, fe'ch gweithiwr proffesiynol, ein bod ni'n gallu cynhyrchu, ein bod yn gallu cynhyrchu, ein bod yn gallu cynhyrchu batri lithiwm, yn gallu ei darparu, ni!