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石墨烯导电浆料的结构和性质

发布时间：

2022-11-30

石墨烯导电浆料性能优异是毋庸置疑的，但它就一定适用于锂离子电池吗?目前市面上宣称的“石墨烯电池”是一个不准确的概念。准确的说，基本上就是在材料加入一点点石墨烯来提高锂电池的部分性能，可以称之为石墨烯基锂离子电池。不排除石墨烯在实验室可以作为负极材料制作锂电池或者电容器，但是要求比较高。综上所述，石墨烯可以作为锂电池的调味品，但不适合作为主体材料。

石墨烯导电浆料性能优异是毋庸置疑的，但它就一定适用于锂离子电池吗?目前市面上宣称的“石墨烯电池”是一个不准确的概念。准确的说，基本上就是在材料加入一点点石墨烯来提高锂电池的部分性能，可以称之为石墨烯基锂离子电池。不排除石墨烯在实验室可以作为负极材料制作锂电池或者电容器，但是要求比较高。综上所述，石墨烯可以作为锂电池的调味品，但不适合作为主体材料。
石墨烯导电浆料的结构和性质
石墨烯是一种由碳原子组成的单原子层的平面薄膜，厚度只有0.34 nm，单层厚度相当于一根头发丝直径的十五万分之一。目前是世界上已知较薄较硬的纳米材料。透光性好，可以折叠。因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面内，石墨烯还具有全新的电学性质。比表面积为2630m2/g，热导率为5000 w/m。
电学特性：石墨烯具有独特的载流子特性和无质量狄拉克费米子特性。电子迁移率可达2105 cm2/Vt;s的电子迁移率约为硅中的140倍，砷化镓的20倍，具有较高的温度稳定性，电导率为108/m，薄层电阻为31/sq(310/m2)，低于铜或银。它是室温下较好的导电材料。
此外，石墨烯导电浆料电子载流子和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过在电场作用下改变化学势来观察，而Novoselov等人在室温下观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。
石墨烯导电浆料在锂电池中的作用
由于石墨烯具有上述纳米尺度效应、很大的比表面积、良好的导电性和优异的机械性能，因此被世界各国科学家广泛研究，并产生了“石墨烯锂电池”的概念。石墨烯以什么样的角色参与锂电池?分别是导电浆料在锂离子电池的应用以及锂离子电池用导电浆料的优缺点。在实践，由于成本和技术的成熟，炭黑仍然是锂离子电池中应用广泛的导电材料。碳纳米管和石墨烯作为新时代的宠儿，在科学研究和实际应用方面都取得了不俗的成绩。然而，碳纳米管和石墨烯的综合使用成本阻碍了工业化批量使用。谁将带领未来锂离子电池导电胶的主流，还有待观察。