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导电剂、负极、集流体……石墨烯能在新能源电池哪些神奇的变化?发布日期:2023-10-27 浏览次数:

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“新材料之王”石墨烯有较大的比表面积、优异的导电性、高的载流子迁移率等性能,非常适合应用在电池领域。得益于越来越多的科技成果转化,目前石墨烯材料在新能源电池中的应用比例在逐步增长。

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石墨烯作为导电剂使用,是石墨烯目前在电池领域应用最成熟,也是最广泛的。电池在制作时通常加入一定量的导电物质,这些导电剂物质就分散在活性物质之间、以及活性物质与集流体之间,起到收集微电流的作用。

锂电池主要材料分为正极、负极、电解液、隔膜。导电剂是锂电池正负极材料的重要辅料之一,占比锂电池材料成本的的1~3%左右。锂电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来充电和放电。导电剂添加在正极中,可以重点提升电池的导电性能;导电剂添加在负极中,重点会体现在提升电池的循环寿命。

电池进行快速充放电,对材料的电子导电率和锂离子移动速度要求非常高。正极极片制作时可以加入一定量的石墨烯导电剂,使得导电物质填充满正极材料活性物质之间的空隙,用于增加电子和锂离子的导电性,通过在活性物质表面形成导电网络加快电子传输速率,同时可吸收和保持电解液,为锂离子提供更多电解质界面,从而提高电池充放电效率。

锂电池的负极通常由石墨等构成,导电性能较好,但是石墨在多次充放电过程中,锂离子的嵌入和脱落会引起石墨颗粒体积的膨胀和收缩,随着锂离子电池充放电次数的增加,石墨颗粒间的间隙加大,导电性能降低,部分甚至会脱落电极,不再参与电化学反应,降低锂电池容量。在负极材料中添加一定比例的导电剂,有助于减少石墨颗粒体积的膨胀和收缩,进而提升电池的循环寿命和导电性能。

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石墨烯还可以制成石墨烯改性负极材料。相对于常规石墨负极,经过石墨烯改性后的负极材料可提高锂离子的存储能力,也能增强锂离子的扩散速率, 且脱锂电压平台发生了明显的拓宽,在大电流充放电条件下,容量增加了一倍以上且电流密度越大,充放电平台拓宽越明显,因此非常适用于快充锂离子电池

集流体也是锂电池重要的组成部分,占电池总重量的10%~13%。想要将电池里面的化学能转化为电,全都得靠集流体。如果将石墨烯在铝箔和铜箔上涂覆,可以形成集流体导电涂层。通过石墨烯涂覆处理,可降低集流体界面电阻,同时提高活性材料附着力,从而提升电池倍率性能和循环寿命。更重要的是,石墨烯集流体还可以抑制电池在充电过程中的升温,提高电池安全性。

国昂高科是一家致力于推动全球石墨烯产业一体化发展的尖端纳米材料企业。聚焦储能、专用车、大型无人机等领域,国昂高科提供石墨烯复合导电剂、石墨烯改性负极、石墨烯复合集流体等新能源电池材料的研发生产与销售,并在此基础上实现了高性能石墨烯复合磷酸铁锂电池的研发生产与销售,产品在某国际知名出行品牌得到了成熟大批量应用。

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我国力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,新能源产业发展至关重要。国昂高科以石墨烯技术研发与生产制造为核心,致力于构建新能源、新材料产业一体化的高新技术企业,实现新能源材料端、产品端、服务端全产业链覆盖,坚持为“双碳”的目标实现贡献企业力量。


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