当前位置: 首页 » 资讯 » 行业资讯 » 市场杂谈 » 正文

石墨烯优化磷基材料可提高电化学性能

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-10-09  来源: MaterialsViews  作者:鑫椤资讯
  由于钠在地壳中有丰富的储量,约占2.74 %,且分布广泛,价格低廉,被认为是有可能替代锂离子电池用于大规模储能系统的首选新型电源技术,近年来引起广泛关注。目前关键的技术难题是找到与之匹配的电极材料。
 

 
  在众多的负极材料中,红磷拥有七倍于商用石墨电极的理论比容量(2596 mAh g?1),而且廉价易得,环境友好,被认为是很有研究价值的电池负极材料。但是,红磷存在低导电性和在充放电过程中体积膨胀等问题,制约了其在钠离子电池中的应用。
 
  针对这个问题,目前主要的应对手段是从控制红磷颗粒度大小和提高导电性两方面来着手的,而且也获得了很大的提高,但仍然存在一些问题有待解决。如简单的将红磷和碳材料机械混合的方法存在红磷颗粒度大,碳材料覆盖有限等问题;传统的气化-冷凝技术由于在磷气化过程中不可控因素导致红磷的负载量不高。
 
  针对上述问题,澳大利亚伍伦贡大学(University of Wollongong, UOW)郭再萍(Zaiping Guo)教授和陈俊(Jun Chen)副教授课题组提出了一种新型的气化重组技术,制备出碳/红磷/石墨烯气凝胶三维多孔复合材料。
 
  众所周知,石墨烯气凝胶具有孔隙率高、比表面积大、力学性能优异和导电性高等特点,并且一直被人们广泛关注。在该方法中,首先利用石墨烯气凝胶将红磷包裹在其中,然后采用气相沉积法将聚吡咯包在整个气凝胶上,最后在惰性气氛中快速的进行材料内部红磷的气化重组,并且快速冷却。在这个特殊的结构设计中,红磷(10-20nm)颗粒被包裹在石墨烯层和碳层中间,不仅提高了材料的导电性,而且很好的缓冲了电极材料在充放电过程中产生的体积膨胀,三维多孔结构也为电解液的充分浸润提供了条件。除此之外,由于对气化重组时间的控制和之后的快速冷却处理,可以有效的减少/防止白磷的生成,提高了安全性并且简化了实验过程。
 
  此复合电极材料表现出了优异的储钠性能。在0.1C的电流密度下,经过100次循环后,这种复合材料能够保持1867 mA h g-1的容量。在1C的高电流密度下,经过200次循环后,仍然能够保持1095.5 mA h g-1的容量。本研究提供了一种气化重组的新思路,即在红磷、石墨烯气凝胶和聚吡咯形成的三维多孔前驱体中,进行可控的材料内部的气化重组,不仅大大的缩小了磷颗粒的尺寸,使得磷颗粒在三维结构内部均匀分布,而且在一定程度上提高了磷的负载量。
 
      磷基复合材料在经过这种新型的气化重组技术优化后,显示出了很高的比容量和高倍性能,在循环稳定性方面也得到的大大的提升。这种新型的气化重组技术的新思路还可以扩展到其他具有大的体积膨胀和可气化/相对低熔点的电极材料中。 
 
关于我们: 中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写:CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织。协会成立于1989年12月,现有上千家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、动力电池应用分会、电池隔膜分会和电池回收再利用分会等十一个分支机构。
本会专业范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

[ 资讯搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 

 
资讯浏览
 
网站首页