儲能電池在人們的日常通信及綠色出行等領域發揮著日益重要的作用,這就對先進的鋰離子電池與鋰硫電池電極制備技術提出了更高的要求。大量研究成果表明以碳納米管與石墨烯為**的納米碳材料因其優異的導電能力、良好的機械性能以及獨特的形貌與結構特征,可在不同的應用模式下顯著提高儲能電池的容量性能、倍率性能以及循環壽命。與此同時也應認識到在這些材料取得更加***與商業化的應用前還需要解決以下問題:(1)研發低成本與環境友好的高質量材料制備技術。碳納米管與石墨烯的導電能力對其所應用的電極性能有著決定性的影響,因而需要不斷完善與探索新的制備工藝(如氣相沉積法)與化學改性(如元素摻雜)方法。氧化石墨烯具有兩親性,是因為其含有官能團。浙江生產氧化石墨烯改性
隨著5G時代的到來,電子設備運行速度***增加的同時,其尺寸也在向微型化發展,這勢必會導致電子設備在運行過程中產生大量的熱量,從而影響其穩定性、可靠性和安全性。因此,設計和制備具有高性能的高導熱散熱材料是促進電子設備發展的關鍵問題之一。另外,隨著工業的快速發展和人口的迅速增長,石油、煤炭、天然氣等不可再生化石燃料的消耗日益增多,導致能源愈發短缺,因此制備能夠有效吸收、轉換和利用太陽能的新型熱能存儲材料成為了目前急需解決的難題。由于石墨烯具有高熱導率、高吸光性及優異的機械性能,被作為制備熱能存儲材料、散熱材料等熱管理材料的理想選擇。江蘇制備氧化石墨烯生產常州第六元素擁有回收/循環氧化技術等自主知識產權。
化學氣十日沉干jI法制備三維石烯的j制箭烯卡¨似,以甲烷為碳源.氧氣和氬氣為輔助怵,泡沫過渡金屬底l-2h:積基形狀類似的泡沫狀烯,利川劃蝕液將冷卻后帶底的f器烯泡沫中的坫劃腳if'b:.從mj火僻九支撐構架的j維石烯泡沫。(、h{21]等利ff】化學氣相沉I法分)j』J平f1l曲泡沫鎳底f:.制舒r具有三維連通絡納fjlJ的鞋烯泡沫材料。研究發現.石墨烯泡沫完整地制色!淋J的納構.以尢縫連接的力‘式卡勾成r全連通的體.仃低J奠、大扎隙率、高比表面積和優異的電荷他能力等特點。Wu等利用該方法也成功制備J,氮摻雜維r烯泡沫..此外.利用這種方法還能獲得各種具有優砰特性的維r烯泡沫。。Iiu等以泡沫Ni為呔.通過化學卡¨fjl成功制備rJfj于*胚抗原檢測的大孔維烯泡沫。
當今社會日益增長的能源與環境需求對儲能電池技術的發展既是機遇也是嚴峻的挑戰。納米碳材料如碳納米管與石墨烯因其優異的導電能力、良好的機械性能以及獨特的形貌與結構特征在儲能電池技術領域中的應用越來越普遍。本文通過綜述近年來碳納米管與石墨烯分別作為鋰離子電池的復合電極材料、負極活性材料、導電添加劑以及新型鋰硫電池用復合導電載體的***應用進展,重點討論了這兩類納米碳材料的不同應用模式對儲能電池容量性能、倍率性能以及循環壽命的影響。同時對目前研究中存在的問題進行了總結,并對未來發展方向,如開發低成本與環境友好的高質量材料合成技術、提升材料的分散能力以有效構筑復合電極結構以及開發新的應用模式等進行了展望。常州第六元素氧化石墨(烯)產能達到1400噸/年,石墨烯粉產能達到100噸/年。
光-熱能量轉換是石墨烯相變復合材料目前應用*****的一個領域。楊鳴波教授團隊[63]通過化學氣相沉積(CVD)制備出了具有互連網絡的石墨烯泡沫(GF),用于制備復合相變材料的三維骨架。研宄發現,這種相變復合材料的熱導率比純相變材料高744%,且具有很高的光-熱轉換效率,表明其在太陽能利用和存儲中的巨大潛力。**近,他們團隊[64]通過冷凍鑄造法制備了三維石墨烯網絡,與聚乙二醇(PEG)復合后得到具有出色的形狀穩定性以及高儲能密度的石墨烯相變復合材料。在100mWcnr2的模擬太陽光下照射20分鐘,相變復合材料的溫度迅速升高,比較高可達到約70°C,而純PEG的溫度*為55.4°C,無法完成相變過程。關閉模擬光源后,相變復合材料的溫度急劇下降,當溫度到達結晶點附近時,將出現另一個平臺,**著熱能的釋放過程。實驗結果表明,與純PEG相比,石墨烯相變復合材料在光-熱能量轉換方面表現出更優異的性能,有著更好的應用前景。石墨烯適用于鋰離子電池正負極材料導電添加劑,可有效提高電池能量,改善循環壽命和倍率性能。云南生產氧化石墨烯研發
氧化石墨是多層、未剝離的氧化石墨烯。浙江生產氧化石墨烯改性
催化劑可以是天然或合成材料,例如酶、有機化合物、金屬和金屬氧化物。碳納米材料包括炭黑、碳納米管(CNT)、石墨烯及其衍生物,是許多合成催化劑的重要組分。它們已被用作有效催化劑或其他催化劑的載體。在上述碳材料中,石墨烯**近引起了**強烈的關注。這主要是由于石墨烯與開發新催化劑的其他碳同素異形體相比具有多項優勢。一是,石墨烯的理論比表面積高達約2600m2·g-1,是單壁碳納米管的兩倍,高于單壁碳納米管、大多數炭黑和活性炭。這種結構特征使得石墨烯非常適合作為負載催化劑的二維載體的潛在應用。此外,局部共軛結構賦予石墨烯在催化反應中對基板的吸附能力增強。二是,石墨烯材料,尤其是化學改性石墨烯(CMG),可以將氧化石墨及其衍生物作為起始原料,通過使用石墨以較低成本大規模獲得。石墨烯材料不含碳納米管中存在的幾乎不可避免的金屬雜質,這會阻礙催化反應中的碳納米管性能。三是,石墨烯的優異電子遷移率促進催化反應期間的電子轉移,改善其催化活性。四是,石墨烯還具有高的化學、熱學、光學和電化學穩定性,可以提高催化劑的壽命。浙江生產氧化石墨烯改性