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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 石墨烯
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didiao1234

铜虫 (小有名气)

[交流] 石墨烯

目前而言，石墨烯作为一种超级材料，凭借着优异的电化学和机械性能，吸引了广泛的关注。
       近几年，石墨烯材料的概念炒作的也是热火朝天，凡是和石墨烯概念的相关的股票纷纷大涨，也有不少电池企业宣布自己研发出了“全球首款石墨烯电池”，虽然这些都是电池厂家放出的烟雾弹，但是也博取了众人的眼球，引起了广泛的关注。
       其实，据本人所知，大多数的石墨烯电池仅仅是使用少量的石墨烯作为锂离子电池的导电剂，添加量不足1%，本质上还是锂离子电池，只不过是以石墨烯作为宣传的噱头。
       华为石墨烯电池，仅仅是以石墨烯作为锂离子电池的散热辅助手段，增强锂离子电池在高温下的工作能力，石墨烯并不参加锂离子电池内部的电化学反应，严格意义上只能称为石墨烯增强锂离子电池。
        本人曾经与东旭光电的研发人员有过深入交流，他们所推出的“烯王充电宝”，也只是将少量的石墨烯掺杂到了正极材料中而已，经过实际测试他们的电池，在快充方面确实有所提高，但是，在其他方面没有改观，也就是说，石墨烯在里面充当了优秀的导电剂的作用。
        实际上，在现有的技术能力下，考虑到成本等因素的限制，石墨烯目前主要应用还是作为锂离子电池的导电剂和辅助散热手段。
        传统的锂离子电池导电剂，如炭黑SP，KS-6等，与活性物质的接触是点接触，限制了导电作用的发挥，导电剂用量较多。而是石墨烯是片状结构，与活性物质的接触为点-面接触，可以最大化的发挥导电剂等作用，减少导电剂的用量，提升锂离子电池的能量密度，但是再好的材料也存在缺点，石墨烯的片状结构，会对锂离子扩散形成阻碍，在较大的工作电流密度时，会造成Li+的扩散阻抗增加，从而造成电池的倍率性能下降。
      所以，石墨烯就未来应用而言，个人认为，在小电流（小于3C）应用领域，石墨烯大有可为，但是在大电流（大于3C）应用领域，石墨烯反而作用不大。

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[ Last edited by didiao1234 on 2017-1-29 at 15:42 ]
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1楼 2017-01-29 12:12:44
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william2369

至尊木虫 (职业作家)
★
didiao1234(金币+1): 谢谢参与
新年快乐！

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4楼2017-01-29 12:18:00
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didiao1234

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by william2369 at 2017-01-29 12:18:00
新年快乐！

新年快乐。

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5楼2017-01-29 12:19:43
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静3541

铁杆木虫 (著名写手)
★
didiao1234(金币+1): 谢谢参与
新年快乐

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12楼2017-01-29 12:43:56
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李晓亮5878

新虫 (职业作家)
★
didiao1234(金币+1): 谢谢参与
新年好

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20楼2017-01-29 12:54:50
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mituzhifan11

铁杆木虫 (正式写手)
★
didiao1234(金币+1): 谢谢参与
石墨烯润滑油怎么样？

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25楼2017-01-29 12:57:22
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小禅心

新虫 (初入文坛)
★
didiao1234(金币+1): 谢谢参与
新年快乐

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27楼2017-01-29 13:03:34
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匿名


★
didiao1234(金币+1): 谢谢参与
本帖仅楼主可见
32楼2017-01-29 13:12:49
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didiao1234

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
25楼: Originally posted by mituzhifan11 at 2017-01-29 12:57:22
石墨烯润滑油怎么样？

前景还可以，主要利用了石墨烯的耐腐蚀，导热性能，关键是在零件上渗碳，这个成膜效果很不稳定。

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33楼2017-01-29 14:56:12
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mituzhifan11

铁杆木虫 (正式写手)
引用回帖:
33楼: Originally posted by didiao1234 at 2017-01-29 14:56:12
前景还可以，主要利用了石墨烯的耐腐蚀，导热性能，关键是在零件上渗碳，这个成膜效果很不稳定。
...

嗯嗯，谢谢

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34楼2017-01-30 10:33:10
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langzhizhou

版主 (职业作家)
★
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一直不很清楚，石墨烯作为负极材料，性能如何？怎么进行反应的？

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35楼2017-01-30 11:53:10
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didiao1234

铜虫 (小有名气)
石墨烯并不参加反应，只是作为导电剂使用。

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36楼2017-01-30 12:31:07
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didiao1234

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
35楼: Originally posted by langzhizhou at 2017-01-30 11:53:10
一直不很清楚，石墨烯作为负极材料，性能如何？怎么进行反应的？

石墨烯并不参加反应，只是作为导电剂。

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37楼2017-01-30 12:32:12
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langzhizhou

版主 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
37楼: Originally posted by didiao1234 at 2017-01-30 12:32:12
石墨烯并不参加反应，只是作为导电剂。
...

我的意思是理论上的石墨烯电池，不是目前擦边球的说法

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38楼2017-01-30 15:28:54
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didiao1234

铜虫 (小有名气)
★ ★
langzhizhou: 金币+2 2017-01-30 20:23:05
引用回帖:
38楼: Originally posted by langzhizhou at 2017-01-30 15:28:54
我的意思是理论上的石墨烯电池，不是目前擦边球的说法
...

现在大规模应用的石墨负极，是层状结构，比较适合Li+的嵌入和嵌出。石墨层间距d002为0.335nm左右，Li+嵌入后，形成Li-C层间化合物，LixC6晶面层间距为0.37nm，在嵌入，嵌出过程中，形变比较大，石墨容易剥落，粉化。石墨可以看成是多层的石墨烯片堆垛而成，通过特定的工艺制得石墨烯，层间距可为0.37nm，这样会解决形变问题。另，Li+不仅可以存储在石墨烯片层的两侧，还可以在片层的边缘和孔穴中存储，储锂能力增强，提高了比容量。

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39楼2017-01-30 16:48:42
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langzhizhou

版主 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
39楼: Originally posted by didiao1234 at 2017-01-30 16:48:42
现在大规模应用的石墨负极，是层状结构，比较适合Li+的嵌入和嵌出。石墨层间距d002为0.335nm左右，Li+嵌入后，形成Li-C层间化合物，LixC6晶面层间距为0.37nm，在嵌入，嵌出过程中，形变比较大，石墨容易剥落， ...

石墨结构比较清楚，也很好理解；
石墨烯不是单层的结构？还是和石墨一样的层状堆叠吗，只是d002宽了？
和石墨的差异就是这样吗？

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40楼2017-01-30 20:24:53
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didiao1234

铜虫 (小有名气)
★ ★
langzhizhou: 金币+2 2017-01-30 22:07:44
引用回帖:
40楼: Originally posted by langzhizhou at 2017-01-30 20:24:53
石墨结构比较清楚，也很好理解；
石墨烯不是单层的结构？还是和石墨一样的层状堆叠吗，只是d002宽了？
和石墨的差异就是这样吗？
...

石墨烯是单层结构，属于原子晶体。石墨同一层是原子晶体，层与层之间是用范德华力连接，属于分子晶体，由于层与层之间有自由电子移动，又带有金属性，属于混合晶体。石墨作为负极时，锂离子嵌入的是层与层之间，并没有引起石墨原子层内的变化。单层石墨烯作为负极时，锂离子吸附在单层上，电荷从锂原子转移到石墨烯上，使得半金属性石墨烯出现了金属化。双层石墨烯作为负极时，由于实际会存在缺陷，会有孤立的碳原子存在，一个孤立的碳原子能抓住6个锂，提高了锂的存储量，缺陷是的半导体特性的双层石墨烯变为了活跃的金属相，增加了电子电导和锂的吸附量。

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41楼2017-01-30 21:45:57
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langzhizhou

版主 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
41楼: Originally posted by didiao1234 at 2017-01-30 21:45:57
石墨烯是单层结构，属于原子晶体。石墨同一层是原子晶体，层与层之间是用范德华力连接，属于分子晶体，由于层与层之间有自由电子移动，又带有金属性，属于混合晶体。石墨作为负极时，锂离子嵌入的是层与层之间，并 ...

也就是说和锂离子的接触面积更多；那会不会消耗更多的SEI膜？

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42楼2017-01-30 22:09:06
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didiao1234

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
42楼: Originally posted by langzhizhou at 2017-01-30 22:09:06
也就是说和锂离子的接触面积更多；那会不会消耗更多的SEI膜？
...

为什么会消耗SEI膜？锂离子是可以通过SEI膜的。

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43楼2017-01-30 22:49:53
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langzhizhou

版主 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
43楼: Originally posted by didiao1234 at 2017-01-30 22:49:53
为什么会消耗SEI膜？锂离子是可以通过SEI膜的。
...

我的意思是成膜的时候，消耗更多锂离子？初始容量会更低？
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44楼2017-01-30 22:55:26
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didiao1234

铜虫 (小有名气)
初始库伦效率会低些。容量可以通过增加正极锂源改善。

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45楼2017-01-30 23:36:27
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天璇126

银虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
楼主对这个蛮有研究啊！
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46楼2017-03-01 15:24:23
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520qinqin

金虫 (著名写手)
★ ★
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langzhizhou: 金币+1 2017-03-01 18:54:12
引用回帖:
35楼: Originally posted by langzhizhou at 2017-01-30 11:53:10
一直不很清楚，石墨烯作为负极材料，性能如何？怎么进行反应的？

氧化还原法石墨烯作为负极性能不咋地，初始容量和循环都差。。。机械法的我还没有测试
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47楼2017-03-01 16:43:14
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520qinqin

金虫 (著名写手)
★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
langzhizhou: 金币+2 2017-03-01 18:54:29
引用回帖:
42楼: Originally posted by langzhizhou at 2017-01-30 22:09:06
也就是说和锂离子的接触面积更多；那会不会消耗更多的SEI膜？
...

单层石墨烯理论上比表面积很大，会消耗更多锂形成sei膜，但是目前来说没有单层作为负极完全不现实。。。
我这边生产的石墨烯导电浆料都是作为导电剂用的，效果还是很明显的。
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48楼2017-03-01 16:47:11
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光剑

铁杆木虫 (著名写手)
★ ★
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langzhizhou: 金币+1 2017-03-01 18:54:44
现在工业上说的石墨烯都是多层的
在锂电这也就作为导电剂来使用，效果还不如现有的导电剂，任重而道远
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49楼2017-03-01 16:51:33
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九九回忆11

铁虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
大神，能问一下碳材料电化学性能不好和电荷分离有什么关系吗，

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50楼2017-03-01 17:27:45
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syhorchid2楼
2017-01-29 12:15   回复  
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吸血人狼城3楼
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4158811686楼
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8338283li7楼
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秦二爷8楼
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paperhunter9楼
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miaomiaohao10楼
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slytjiaofei11楼
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cxr22130楼
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一一虫儿31楼
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