作为锂离子电池导电剂材料使用的主要有常规导电剂SUPER-P、KS-6、导电石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维VGCF等,这些导电剂拥有各自的优劣势。
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本文着重介绍了锂离子电池负极材料金属基(Sn基材料、Si基材料)、钛酸锂、碳材料(碳纳米管、石墨烯等)的性能、优缺点及改进方法,并对这些负极材料的应用作了进一步展望。
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碳纳米材料中,最有可能替代硅的有两个,碳纳米管和石墨烯。在石墨烯获得诺贝尔奖之前,碳纳米管一直被认为是最有可能代替硅的半导体材料,而如今,由于石墨烯在全球范围内的狂热,似乎有代替碳纳米管之势。
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新型碳材料如石墨烯及其氧化物、 碳纳米管、 富勒烯及石墨炔等因其优异的热学、 力学、 电学、 光学性能成为了钙钛矿太阳电池研究的又一亮点.
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目前广泛应用的锂离子电池负极材料通常是石墨或者一些碳的其他形态,最常见的锂离子电池负极石墨材料主要有人造石墨和天然石墨,以及中间相碳微球。
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石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体,从严格意义上来说,二维石墨烯只有一个碳原子厚度(约0.335nm)的单层碳材料,是目前最薄的材料[2] ,石墨烯是由类似苯环的六边形的结构连接而成(如图1.1)。石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料 ,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数可高达5300 W/(m·K), 高于碳纳米管和金刚石,
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电极是电化学传感器的核心材料。由于碳材料(活性炭,玻璃碳,碳纳米管和石墨等)具有导电性、化学稳定性且易加工等特点,已被广泛地应用于电化学电极材料之中。而石墨烯作为一种新型的二维纳米碳材料,拥有更加优异的导电性能和极高的比表面积,现已成为新型碳材料电极的最佳选择。
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同碳纳米管相比,石墨烯具有明显的优点,如不含有金属杂质、生产成本低。近年来,石墨烯在电子器件、能量存储与转换、生物科学与技术等方面获得了广泛的应用。石墨烯优越的电化学行为使得其成为电化学分析中的优良电极材料,石墨烯及其复合材料逐渐被应用到电化学传感器之中。
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