石墨烯对碳复合材料离子电池极材料性能的影响
Chengyuan Ni1, Chengdong Xia1, Wenping Liu2,3
1Key Laboratory of Air-Driven Equipment Technology of Zhejiang Province, Quzhou University, Quzhou 324000, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|April 9, 2024
概括
石墨烯增强了离子电池的碳阳极材料,提高了循环稳定性和性能. 这一创新促进了电动汽车和便携式电子产品的储能解决方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 碳复合材料是离子电池 (LIB) 的阳极材料,因为的理论容量很高.
- 挑战包括在循环过程中的大量膨胀,导致结构稳定性差,容量减弱.
- 石墨烯的独特特性为提高阳极材料性能提供了潜在的解决方案.
研究的目的:
- 研究石墨烯添加对碳复合材料的电化学性能的影响.
- 为了合成和表征石墨烯修饰的碳阳极材料.
- 评估开发材料的循环稳定性和效率.
主要方法:
- 通过喷雾干燥和真空热处理合成 (Si/石墨) @C和 (Si/石墨/石墨烯) @C复合材料.
- 使用传输电子显微镜 (TEM),选择区域电子衍射 (SAED) 和热重力测量分析 (TGA) 的表征.
- 电化学性能评估,包括放电/充电容量,初始库伦比效率 (ICE) 和200个周期的循环稳定性.
主要成果:
- 由于石墨烯的表面积, (Si/石墨/石墨烯) @C复合物具有18.91%的含量和增强的碳涂层.
- 实现了860.4 mAh/g的高初始放电容量和782.1 mAh/g的充电容量,ICE为90.9%.
- 经过200个循环后,74.5%的容量保留得到了改善,这表明循环稳定性得到了增强.
结论:
- 石墨烯的添加显著改善了基于Si的LIBs的阳极材料的循环性能.
- 这种性能提升归因于石墨烯对结构稳定性和电导率的贡献,减少了电化学极化.
- 开发的 (Si/石墨/石墨烯) @C复合物显示出下一代高性能离子电池的巨大潜力.
