리튬 배터리용 그래핀

리튬이온 전지 도전제의 진화 단계는 0차원 도전제 카본 블랙 소재에서 1차원 섬유형 탄소나노튜브 소재, 그리고 라멜라 구조의 2차원 그래핀 소재까지 다양하다.

 

전도성 물질은 리튬 이온 배터리의 중요한 부분이며 리튬 이온 배터리의 전기화학적 성능에 중요한 역할을 합니다. 전극에 적절한 양의 도전제를 첨가한 후 전극 내부의 전자 이동 속도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

 

그래핀은 우수한 역학, 광학적 특성, 높은 열전도율, 작은 저항률 및 강한 안정성이라는 장점을 가지고 있습니다. 새로운 유형의 리튬전지 도전제로 고유한 시트 구조(2차원 구조)로 인해 활물질과의 접촉이 점-표면 접촉 형태로 도전제의 역할을 극대화하고 양을 줄일 수 있습니다. 더 많은 활물질을 사용할 수 있고 리튬 전지의 용량을 향상시킬 수 있습니다.

 

전도성 메커니즘 

(1) 전자 전도성이 높고 소량의 그래핀을 사용하면 배터리 내부의 오믹 분극을 효과적으로 줄일 수 있습니다. (2) 2차원 시트 구조인 그래핀은 활물질과 "표면-점" 접촉을 달성할 수 있고 더 큰 공간 범위에서 폴 피스에 전도성 네트워크를 구축할 수 있습니다. 전체 전극에서 "장거리 전도성" 실현;(3) 초박형 특성, 그래핀의 모든 탄소 원자는 전자 수송을 위해 노출될 수 있고 높은 원자 이용 효율로 최소한의 사용으로 완전한 전도성 네트워크를 형성할 수 있습니다. 배터리의 에너지 밀도를 향상시킵니다. (4) 높은 유연성, 활물질과의 접촉이 양호하고 충전 및 방전 중에 활물질의 부피 팽창 및 수축을 완충합니다. 

 

전도제로서의 효과는 첨가량과 밀접한 관련이 있습니다. 소량 첨가의 경우 그래핀이 전도성 네트워크를 더 잘 형성할 수 있기 때문에 전도성 카본블랙보다 훨씬 좋다. 그러나 더 두꺼운 층을 가진 그래핀은 리튬 이온의 확산을 방해하고 전극의 이온 전도도를 감소시킵니다(일반적으로 6-9층이 가장 적합한 것으로 간주됨). 그러나 고비용, 분산의 어려움, 리튬이온의 전달을 방해하는 등의 문제로 아직까지 충분히 산업화되지 못하고 있다.

 

생산 과정 

그래핀 생산 공정 방법에는 주로 기계적 박리법, 화학 액상 박리법, 산화환원법 , 화학기상증착법 등이 있으며, 액상 박리법과 산화환원법은 비용이 저렴하고 순도가 낮아 배터리, 슈퍼커패시터, 전도성 코팅 및 전도성 잉크.

 

최신 연구 진행에서 일부 리튬 배터리용으로 선택된 도전제는 CNT , 그래핀 및 전도성 카본 블랙 사이에 혼합된 2성분 또는 3성분 전도성 페이스트입니다 . 도전제를 도전성 슬러리로 합성하는 것은 산업 응용 분야의 요구 사항이며 도전제 간의 시너지 및 여기의 결과이기도 합니다.

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