石墨烯負(fù)極材料

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1、為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開(kāi)展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃石墨烯負(fù)極材料　　基于石墨烯的鋰離子電池負(fù)極材料　　研究進(jìn)展　　院系：材料科學(xué)系　　專業(yè)：材料學(xué)　　姓名：雷冰冰　　學(xué)號(hào)：　　基于石墨烯的鋰離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展　　摘要：鋰離子電池因其質(zhì)量輕、能量密度大、安全的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備領(lǐng)域，逐步成為了應(yīng)用最佳和最有發(fā)展前途的能源。為了進(jìn)一步提高鋰離子電池的能量密度、循環(huán)壽命，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的負(fù)極材料。由于石墨烯具有優(yōu)越的導(dǎo)電性、超高的比表面積和很好的機(jī)

2、械強(qiáng)度等特點(diǎn),其在鋰離子電池負(fù)極材料方面顯示出潛在的應(yīng)用前景[1]。本文綜述了目前世界上對(duì)于基于石墨烯材料的鋰離子電池負(fù)極材料的研究現(xiàn)狀。并對(duì)現(xiàn)有研究存在的不足做出了評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)了未來(lái)的研究方向?！　￡P(guān)鍵詞：鋰離子電池；負(fù)極材料；石墨烯目的-通過(guò)該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開(kāi)展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　前言：相比其他可充二次電池，鋰離子電池中具有高的比容

3、量、相對(duì)低的自放電、長(zhǎng)的循環(huán)壽命和小的環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備中。近幾年能源環(huán)境問(wèn)題及世界各國(guó)發(fā)展電動(dòng)車的需求，因此迫切需要開(kāi)發(fā)更高能量密度(高比容量)、更高功率密度(高的倍率性能)和更長(zhǎng)循環(huán)壽命(優(yōu)越的循環(huán)性能)的鋰離子電池。鋰離子電池電化學(xué)性能的提高關(guān)鍵因素在于其正負(fù)極材料的提升。　　目前，商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料石墨具有理論比容量低(372mAhg-1)和鋰離子傳輸系數(shù)低(10-7~10-10cm2s-1)等缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了鋰離子電池性能的進(jìn)一步提升。因此，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)高比容量、高倍率性能和優(yōu)越循環(huán)性能

4、的新型鋰離子電池負(fù)極材料至關(guān)重要。新型納米碳材料　　-石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、超高的比表面積和很好的機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有潛力的鋰離子電池負(fù)極材料[2]。是當(dāng)前科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但是，石墨烯納米片層之間由于范德華力作用容易發(fā)生堆積或團(tuán)聚等問(wèn)題，并且常用的化學(xué)合成法得到的石墨烯一般具有較多的殘余含氧官能團(tuán)；這些因素都會(huì)影響石墨烯作為負(fù)極材料的循環(huán)性能和倍率性能。因此，對(duì)石墨烯材料的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、表面官能團(tuán)改性以及運(yùn)用摻雜、復(fù)合等手段來(lái)改進(jìn)石墨烯作為鋰離子電池負(fù)極材料的研究是當(dāng)今的熱點(diǎn)。本文就以上幾個(gè)方面對(duì)最新的石墨烯基鋰

5、離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并對(duì)目前存在的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展方向提出了自己的看法?！　∈┗牧蟽?chǔ)鋰性能：目的-通過(guò)該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開(kāi)展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　1、原理解釋：材料的性能是由其結(jié)構(gòu)決定的。弄清楚性能背后的結(jié)構(gòu)性原理對(duì)實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性意義重大，并對(duì)未來(lái)的繼續(xù)研究具有重要的指導(dǎo)和預(yù)測(cè)作用。因此，機(jī)理解釋方面的研究工作是非常重

6、要的部分。Nasir[3]等人總結(jié)了前人有關(guān)石墨烯及其衍生材料在能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換方面的制備和應(yīng)用，得出石墨烯復(fù)合材料的性能不僅依靠單獨(dú)組分的性能，也與它們之間的相互作用有很大的關(guān)系；所以控制復(fù)合物中組分配比，密度，化學(xué)鍵的種類以及空間結(jié)構(gòu)是很關(guān)鍵的。同時(shí)，該課題組也提出了一些建設(shè)性的看法，可以通過(guò)摻雜不同元素或者采用3D結(jié)構(gòu)以防止石墨烯重新堆疊，露出石墨烯表面；可以通過(guò)改善晶體與石墨烯之間的物理化學(xué)作用提高石墨烯復(fù)合材料在使用中的穩(wěn)　　定性等。Chananate[4]等人運(yùn)用密度泛函理論對(duì)鋰原子在二維石墨烯表面的吸附和擴(kuò)散進(jìn)

7、行了研究。發(fā)現(xiàn)當(dāng)二維石墨烯材料的維數(shù)向準(zhǔn)一維轉(zhuǎn)變時(shí)，出現(xiàn)了扶手椅或之字型邊緣。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這種邊緣結(jié)構(gòu)不僅影響了石墨烯碳材料對(duì)鋰原子的吸收，還影響著鋰原子在石墨烯中的擴(kuò)散。他們通過(guò)模擬預(yù)測(cè)了邊緣處鋰原子擴(kuò)散通道的形成，且在此前提下鋰原子會(huì)向邊緣擴(kuò)散。而鋰原子沿邊緣通道擴(kuò)散的能壘要比在石墨烯內(nèi)部低,這就使得鋰原子的擴(kuò)散速率將提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，他們預(yù)測(cè)制備含有這種邊緣結(jié)構(gòu)的石墨烯材料用作鋰離子電池負(fù)極材料，將會(huì)大大提升其性能。目的-通過(guò)該培訓(xùn)員工可對(duì)保安行業(yè)有初步了解，并感受到安保行業(yè)的發(fā)展的巨大潛力，可提升其的專業(yè)水

8、平，并確保其在這個(gè)行業(yè)的安全感。為了適應(yīng)公司新戰(zhàn)略的發(fā)展，保障停車場(chǎng)安保新項(xiàng)目的正常、順利開(kāi)展，特制定安保從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能及個(gè)人素質(zhì)的培訓(xùn)計(jì)劃　　2、石墨烯材料的結(jié)構(gòu)改進(jìn)：石墨烯材料的結(jié)構(gòu)改進(jìn)主要是達(dá)到石墨烯的多孔化。石墨烯多孔化一方面可以增加鋰離子的傳輸速度和增加電解液和電極材料的接觸面積，另一方面