新型电池负极材料石墨二炔提升电池效率和稳定性-电子工程世界

锂离子电池通常采用石墨类碳材作为负极材料。据外媒报道，科学家们研究新型二维碳网状物，即碳纳米纤维膜石墨二炔，在电池应用中的适用性。

石墨二炔和石墨烯（石墨烯是单原子层石墨）一样又平又薄，但是孔隙率更高，而且可以调整电子性能。据研究人员介绍，利用特制前体分子，采用简单的自下而上的合成方法，可以制备这种材料。

在锂离子电池中，碳材料是最常见的负极材料。在电池循环过程中，受益于碳材料的层状结构，锂离子可以出入层间空间，而且这类材料具有高导电性二维六边形晶格，可以形成稳定的多孔网络，有效渗透电解液。然而，碳材料大多是通过自上而下的合成方法，利用聚合碳材料制备而成，因此，想要对结构和电化学性能进行微调比较困难。

石墨二炔（Graphdiyne）是一种混合二维网状物，由两个乙炔单元连接的六边形碳环构成。石墨二炔被认为是一种可用于分离同位素或氦的纳米纤维网状膜，然而，由于独特的电子性质和网状结构，适合于电化学应用。中国科学院的Changshui Huang及其同事，研究特定电子调节石墨二炔衍生物的锂存储能力和电化学性能。

科学家们通过在铜箔上添加前体分子，以自下而上的方式合成了石墨二炔衍生物，其中，铜箔自组织形成有序的层状纳米结构。利用具有有趣电子性质的官能团单体，所制备的功能性石墨二炔，具有独特电化学和形态性质。据介绍，在这些官能团中，那些具有吸电子效应的官能团，能够减小石墨二炔的带隙，并且提升电导率。氰基基团尤其有效，在作为负极材料使用时，通过氰基调整的石墨二炔表现出优异的锂存储能力，并且可以在经过数千次循环后保持稳定的性能。

相比之下，研究人员发现，通过大量的甲基官能团调整石墨二炔，官能团可以为石墨二炔网状物提供电子，使层间距变得更大，导致材料结构不稳定。在这种情况下，负极材料只能承受几个充放电循环。研究人员还将这两种改性石墨二炔材料与一种只有氢占据官能团位置的“空”材料进行了比较。

研究人员表示，可以通过自下向上的方法，制备改性石墨二炔。这种策略也很适合用于构建功能性二维碳材料结构，以用于电池、电容器和其他电催化装置。

关键字：锂离子电池石墨二炔引用地址：新型电池负极材料石墨二炔提升电池效率和稳定性

上一篇：安全+便宜！磷酸铁锂电池可能是电动汽车革命的关键？
下一篇：大模组层面处理电芯热失控

推荐阅读最新更新时间：2024-10-10 11:49

研究发现新型共聚物粘合剂可延长锂离子电池的使用寿命

人们都知道智能手机使用超过一年后，锂离子电池的电荷量会减少，手机使用寿命或将随之降低，间接导致经济损失和污染。此外，锂离子电池寿命较短也阻碍了可再生能源回收和电动汽车市场的发展。因此，科学家们一直在努力寻找可提高锂离子电池寿命的方法。锂离子电池容量随时间减少的关键原因之一是广泛使用的石墨阳极（即电池负极）的退化。阳极与电解质（电池正负极间携带电荷的介质）和阴极（或电池正极）可为电池充放电循环的电化学反应提供良好的环境。但为防止使用石墨时发生裂变，需要给石墨添加粘合剂。如今使用最广泛的粘合剂是聚偏二氟乙烯（PVDF），但它存在缺点，与理想的材料相去甚远。据报道，为解决上述问题，北陆先端科学技术大学院大学(JAIST)

[汽车电子]

研究发现新型共聚物粘合剂可延长<font color='red'>锂离子电池</font>的使用寿命

工信部：南理工在水系锂离子电池研究方面取得了新进展

近日，南京理工大学材料学院夏晖教授、化学与化工学院朱俊武教授等在水系锂离子电池研究方面取得新进展，该研究成果以“Stabilizing Layered Structure in Aqueous Electrolyte via Dynamic Water Intercalation/Deintercalation”为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。南理工为第一完成单位和通讯单位，南理工博士后薛亮、中科院物理所张庆华副研究员、香港城市大学博士生黄雅兰为第一作者，朱俊武和夏晖教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金项目、中央高校基本科研专项资金、中国博士后科学基金面上项目、中国博士后科学基金特

[手机便携]

科学家研发新型聚合物电池充电速度比锂离子电池快了10倍

当今，锂离子电池基本上无处不在，可以为各种形式的技术提供动力，比如智能手机、笔记本电脑、可穿戴产品等等。尽管这种类型的电池在消费电子产品中几乎被普遍使用，但根据 Science Alert 的一份报告，这项技术还远远不是完美的。锂离子电池的性能总是随着时间的推移而下降。这甚至可能导致电池出现某些缺陷，包括过热，如火灾和其他损害。在过去，公司甚至因为这样的问题不得不召回产品。但现在，俄罗斯的研究人员开发了一种新技术，他们声称可以比现有的锂离子电池充电快约 10 倍。如果最终进入消费电子产品，充电的大幅提高可能会带来巨大的节省时间的优势。圣彼得堡大学的电化学研究员奥列格·莱文说：“用我们的聚合物制造的电池可以在

[手机便携]

Dreamweaver推出高安全锂离子电池用20微米非织造隔膜

Dreamweaver International 与生产合作伙伴Glatfelter (NYSE: GLT)宣布，双方的首款锂离子电池隔膜产品已全面投产。这种隔膜的厚度仅为20微米，能够为各类有储能需求的应用提供杰出的安全保护并延长电池的使用寿命，其中包括太阳能电池、电动汽车、电动工具、工业电池以及对安全性有更高要求的便携式电子产品。 Dreamweaver 等多家公司均已推出了具备固有稳定性的电池隔膜，可承受300度以上的高温。与低熔点聚烯烃和陶瓷涂层的隔膜相比，第三代隔膜产品能够满足大规模储能以及特斯拉S和特斯拉III等电动汽车对更高安全性的需求。该产品还将帮助打造更安全的电池系统，防止因制造缺陷而引发火灾，例如三星

[嵌入式]

大容量锂离子电池新发现：开启电动车储能系统新领域？

据外媒报道，日本长野信州大学（Shinshu University in Nagano）的研发人员正在研发一款纤薄的大容量锂离子电池，或能开启电动车储能系统新研究领域。锂离子电池可存储大量的电能，但随着使用时间的延长，其存储容量将出现衰减。为应对该问题，Zettsu与同事检验了高压（ 4.8 V, vs Li+/Li）阴极的电性能及电化学性能，因为电子从阴极进入电池电芯。 Zettsu还利用自组装的单分子层（monolayer）来对电池的表面进行调整，这或将成为新的研究趋势。他的团队在阴极表面涂敷了超薄的氟硅烷（fluoroalkyl-silane），后者是一种硅质材料，可对其自身进行最高效的分子排布，传输锂离子并绝缘电子，

[汽车电子]

韩国开发全新锂离子电池涂层，有望提升电动车续航里程

据外媒报道，韩国蔚山国家科学技术研究所（UNIST）的科学家开发了一种新的锂离子电池涂层，有望为未来的电动汽车提供更长的续航时间。据了解，该涂层技术，可以有效抑制晶间开裂、化学副反应和阻抗增长。在室温环境下，次级粒子不会改变晶体体积，但经过反应性润湿渗透，会在晶界中产生剧烈的变化。而且，将这种涂层涂覆在锂离子电池上，即使经过500多次充放电，也可以提升循环稳定性。这将进一步促进电动汽车的发展，延长单次充电续航里程。

[汽车电子]

韩国开发全新<font color='red'>锂离子电池</font>涂层，有望提升电动车续航里程

有源电池平衡技术帮助增加大型锂离子电池组供电能力

一些消费类应用要求单锂离子电池(如手机)，或者需要三节串联和两节并联电池(如笔记本电脑)。这就引发了对更高功率、更高容量以及更加稳健电池组的需求。串联安装电池可以提高电压，而并联安装的电池则可以增加容量。这些电池组数量不一，从笔记本电脑使用的六节电池到电动汽车中使用的数百节电池，这给电池设计人员带来许多新的设计困难。这些大容量电池需要先进的管理来确保获得高品质的设计。我们必须考虑合适的温度、电压和电流测量。随着锂离子电池组越来越大型，要求更多地关注散热管理、电池组可靠性、电池使用寿命和电池平衡。实际上，随着电池组中所需电池数量的增加，电池单元之间的温度、容量和串联阻抗差异成为一个重要问题。本文将主要讨论这些差异带来的影响，以

[嵌入式]

盘点汽车传感器与汽车电子应用中的电池

在这次的慕尼黑电子展上，很多元器件方面的创新还是深刻的影响着汽车的发展，本文主要就村田展台上，汽车电子中使用的一些锂离子电池和传感器方面展开介绍。 01 汽车电子应用中的电池除了动力电池以外，汽车内还有一些比较重要的部件和功能需要搭载电池，如下所示，其中绿色的为可充电电池的应用，蓝色的为一次电池的应用。从按照用途分类，可以分为主电源供电：类似 TPMS 和车钥匙需要自己单独供电；还有就是备用电源：在主电源（发电机或者 DC-DC）故障时，作为备用电源为设备供电，最主要的涉及到通信（如 T-box），底盘和 ADAS 安全部件或者系统的备电。图 1 村田电池在汽车中的应用 1） TPMS 电池在

[嵌入式]

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

新型电池负极材料石墨二炔 提升电池效率和稳定性

新型电池负极材料石墨二炔提升电池效率和稳定性