侵权投诉
搜索
热门搜索:
订阅
纠错
加入自媒体

简析锂离子电池负极材料:石墨与石墨烯

2015-06-04 00:15
月城清浅
关注

  石墨

简析锂离子电池负极材料:石墨与石墨烯

图1改性天然石墨

  据媒体预计,今年随着电动汽车的蓬勃发展,锂离子电池需求激增,将带动下游的石墨产业。尽管石墨的价格和销量一直不见起色,但投机者依旧看好石墨需求趋紧的前景。

  石墨是碳的一种同素异形体,二者紧密相关。同素异形体是指同一元素组成的不同结构的单质。石墨是碳元素最稳定的存在形式。(金刚石是碳的一种亚稳态同素异形体,虽然它的硬度远远高于石墨,是自然界中硬度最高的物质,但它的稳定性却低于石墨。)

  “石墨”一词来源于希腊语“graphein”,该材料耐高温,耐腐蚀,具有良好的导电性、导热性和稳定的化学性能,同时比铝要轻。除了用作锂离子电池的负极材料外,优质的石墨还可用于燃料电池、太阳能电池、半导体、发光二极管以及核反应堆等不同领域。

  碳纤维是一种由碳原子键合形成的微晶材料,直径只有5-10μm,大约是人体头发丝直径的十分之一,但其强度却非常高。碳碳键像编织衣物一样沿着聚合物基体成键,碳纤维强度强于钢丝却比钢丝更轻。碳纤维材料常用于高尔夫球杆,自行车架,并有望取代铝,用于汽车和飞机的结构架,例如波音787和空客350X中都使用了大量的碳纤维材料。

  目前,石墨材料仅占全球电池需求量的5%。人们有两种方式获取石墨:一是天然矿石,二是煤焦油的合成。而锂离子电池使用的石墨材料一般是由55%的合成石墨与45%低纯度的天然石墨调和制备的。

  生产厂家曾经一度青睐合成石墨,因为合成石墨的均一性和纯度要优于天然石墨。现在情况却有了转变,现代化学提纯方法的应用使得经热处理可获得99.9%纯度的天然石墨,相比之下,合成石墨的纯度为99%,因而前者更受欢迎。

  与合成石墨相比,经过提纯的天然片状石墨有更高的结晶度,表现出更好的导电性和导热性。此外,天然石墨有望降低锂离子电池的生产成本,同时还能获得同等甚至更优异的电池性能。现在用于锂离子电池的合成石墨的售价为每吨10,000美元,而通过天然石墨薄片加工的的球形石墨售价仅为每吨7,000美元(2015年价格),未加工处理的天然石墨还要便宜。

  可以预计的是合成石墨终将被替代,未来属于更便宜更环保的天然石墨,而以天然石墨为原料合成的石墨烯,则是科学家们为我们绘制的另一番蓝图。

1  2  下一页>  
声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号