石墨烯材料应用在锂电池中的解决方案

2018-02-16 11:45 次阅读

锂电池在当今人类社会生活中应用广泛,如电动汽车和便携式电子设备等。然而,这些商业化的锂电池能量密度偏低,不能完全满足日常使用的需求。而且大部分电池在快速充放电过程中容量会下降,其倍率特性较差。

此外,除了能量密度和快充,达到高温时(60摄氏度左右)长循环寿命的性能也十分重要。目前为止,被认为能取代LiCoO2的富镍和富锂层状氧化物材料在快充过程中,能量密度和循环寿命损耗基本可以忽略。因此寻找一种先进的负极材料用于快充十分重要,因为现今的石墨负极在高倍率充电时会有金属锂沉积产生锂枝晶。

成果简介

近日,来自韩国三星先进技术研究院的In Hyuk Son博士团队、韩国首尔国立大学的Jang Wook Choi教授团队(共同通讯作者)联合韩国电气研究院、SDI研发中心在著名期刊Nature Communications上发表题为” Graphene balls for lithium rechargeable batteries with fast charging and high volumetric energy densities”的文章。该文章报道了一种石墨烯-SiOx组装的石墨烯球作为涂层材料用于高容量富镍层状正极材料和锂电池负极材料。每一个石墨烯球都由SiOx纳米颗粒位于中心、石墨烯层位于外层组成,类似于3D爆米花状结构。

SiOx纳米颗粒有多重作用,例如在石墨烯生长过程中避免SiC层在SiOx-石墨烯界面的形成,确保石墨烯球能均匀包覆在正极材料上,确保了用于负极材料时的高比容量。石墨烯球在富镍正极材料上均匀包覆增强了电解液和电极界面的稳定性,提升了正极快充性能和循环稳定性。利用石墨烯球包覆的正极和石墨烯球负极制成的全电池,在商业化电池条件下具有800Wh L-1的高体积能量密度,60℃下循环500次仍有78.6%的容量保持率。

图文导读

图一:SiO2纳米颗粒生长石墨烯

a) CVD生长之前的TEM;

CVD生长b)5min之后c)30min之后的TEM;

d)-f):a)-c)图中对应的放大图;

g) 30min生长的石墨烯以及原子能级的放大图;

h) 爆米花状石墨烯的生长示意图。

图二:石墨烯球在生长过程中的分析

CVD生长过程中检测石墨烯生长运用的表征手段:

a) XRD;                         b) XPS;

c) XPS中Si 2p峰;   在SiO2上生长石墨烯d)-e)5min和f)-g)30min之后,C,O,Si的EDX图。

图三:石墨烯球包覆在LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2

a)-c) 生长石墨烯前的SiO2纳米球;

b)-d) 包覆石墨烯后的石墨烯球;

石墨烯片e)包覆前和f)包覆后的TEM图;

i) 石墨烯球的拉曼图;

j) 三种样品的C 1s峰的XPS图;

k) 石墨烯球包覆在LiNi6Co0.1Mn0.3O2上的示意图。

图四:快速充放电和循环的性能表征

2.5-4.3V电压范围下a)25℃和b)60℃的倍率特性图:

不同截止电压下c)25℃和d)60℃的循环性能图;

e)初始装天下NCM和60℃4.3V截止电压下100次循环的石墨烯球包覆NCM

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

我国锂电池产业对美国造成进一步威胁

随着全球新能源汽车市场的增长,中国目前占据全球锂电池产能市场50%以上的份额,但反观美国锂电池产业规....

的头像 高工锂电 发表于 10-17 17:32 288次 阅读
我国锂电池产业对美国造成进一步威胁

华为mate 20系列发布:搭载7纳米工艺的麒麟980,产品价格接近iPhone

10月16日,华为正式在英国伦敦发布Mate系列新品,这一说系列,就是4款。包括Mate 20、Ma....

发表于 10-17 08:21 461次 阅读
华为mate 20系列发布:搭载7纳米工艺的麒麟980,产品价格接近iPhone

锂电池专利曝光,华为或将推出超高速充电技术?

国家知识产权局最近公示了华为的一项锂电池发明专利,专利中描述了一种全新的锂离子二次电池负极活性材料。....

的头像 芯智讯 发表于 10-16 16:50 697次 阅读
锂电池专利曝光,华为或将推出超高速充电技术?

锂电池UPS放电和安装的正确方式

  【存能电气】原来这才是锂电池UPS放电和安装的正确方式。锂电池UPS能够提供持续、稳定、不间断的电源供应,但是很多人...

发表于 10-16 16:23 167次 阅读
锂电池UPS放电和安装的正确方式

中国企业的“爆买”引发了针对钴的激烈争夺战

按一般认识,锂电池的制造离不开钴。日本石油天然气金属矿物资源机构的金属企划部长小林和昭指出,松下的计....

的头像 高工锂电 发表于 10-16 14:27 219次 阅读
中国企业的“爆买”引发了针对钴的激烈争夺战

锂电池极片设计的基础知识

        锂离子电池是一种高容量长寿命环保电池,具有诸多优点,广泛应用于储能、电动汽车、便携...

发表于 10-16 12:29 19次 阅读
锂电池极片设计的基础知识

我国石墨烯纳米电子器件取得新进展!

相关成果将以“Switchable counterion gradients around char....

的头像 宽禁带半导体技术创新联盟 发表于 10-16 11:07 169次 阅读
我国石墨烯纳米电子器件取得新进展!

充电倍率对车用锂电池衰降的影响

        离子电池在使用过程中随着充放电次数的增加,容量逐渐降低,也就是我们所说的衰降,直观...

发表于 10-16 08:13 32次 阅读
充电倍率对车用锂电池衰降的影响

锂电池行业将在2019-2025年迎第二次产能扩张

近日,先导智能发布业绩预告,2018 年1-9 月归母净利润预计5.01~5.85 亿元,相比上年同....

发表于 10-15 14:10 153次 阅读
锂电池行业将在2019-2025年迎第二次产能扩张

比亚迪成功签约巴西首个锂电池集装箱式储能项目

近期,比亚迪储能持续发力,再次攻克新市场,成功签约巴西首个锂电池集装箱式储能项目,此项目不仅是比亚迪....

的头像 高工锂电技术与应用 发表于 10-15 11:44 505次 阅读
比亚迪成功签约巴西首个锂电池集装箱式储能项目

浅析影响软包锂电池热封工艺的因素

铝塑膜的设计、制造技术要求较高,目前国内90%的市场主要被日本的DNP/昭和电工、韩国栗村等日韩企业....

的头像 高工锂电 发表于 10-15 11:30 147次 阅读
浅析影响软包锂电池热封工艺的因素

化学电源教案之《化学电源工艺学-第一部分》后有第二部分下载链接

本书是为解决本科专业调整后之教学急需编的《化学电源工艺学)教材。全书共10章,包括:化学电源概论锌-....

发表于 10-15 08:00 15次 阅读
化学电源教案之《化学电源工艺学-第一部分》后有第二部分下载链接

化学电源教案之《化学电源工艺学-第二部分》

化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能。....

发表于 10-15 08:00 15次 阅读
化学电源教案之《化学电源工艺学-第二部分》

锂电池容量到底是指什么

我们现在设计电子产品,很多时候也用锂电池供电,同手机或者平板电脑用锂电池供电一样,熟悉了解锂电池容量....

发表于 10-12 15:04 181次 阅读
锂电池容量到底是指什么

韩国政府计划打造智能船厂 确保韩国造船业的竞争优势

据材料科技在线10月9日消息,加州大学伯克利分校研究人员提出一项新发明,可有效减轻极端天气对锂离子电....

的头像 全球技术地图 发表于 10-12 14:33 1169次 阅读
韩国政府计划打造智能船厂 确保韩国造船业的竞争优势

凌志新材张春晖:展望pack安全防护材料未来

2018年10月18—19日,2018国际锂电池关键材料技术创新峰会将在深圳举办,凌志新材研究院院长....

的头像 高工锂电 发表于 10-12 09:29 302次 阅读
凌志新材张春晖:展望pack安全防护材料未来

2018国际锂电池关键材料技术创新峰会开启 南京创源天地Pack轻量化创新路径

届时,南京创源天地动力科技有限公司(下称“南京创源天地”)技术部总监刘峰将围绕“Pack轻量化设计思....

的头像 高工锂电技术与应用 发表于 10-12 09:03 703次 阅读
2018国际锂电池关键材料技术创新峰会开启 南京创源天地Pack轻量化创新路径

三元锂电池安全性判断以什么为准?

针对电动车起火事件中对于三元锂电池安全性的质疑,王秉刚强调,“电池是否安全,要以能不能达到安全要求为....

的头像 高工锂电 发表于 10-11 16:10 317次 阅读
三元锂电池安全性判断以什么为准?

赛微CW1243 4节电池保护芯片外围简单保护可靠

CW1243 4节电池保护芯片 The CW1243 series products are highly integrated protection ICs for 4 lithium-ion and lit...

发表于 10-11 15:52 147次 阅读
赛微CW1243 4节电池保护芯片外围简单保护可靠

影响软包锂电池热封工艺的因素有哪些?

铝塑膜的设计、制造技术要求较高,目前国内90%的市场主要被日本的DNP/昭和电工、韩国栗村等日韩企业....

的头像 高工锂电技术与应用 发表于 10-11 11:39 346次 阅读
影响软包锂电池热封工艺的因素有哪些?

锂电池干货系列之锂电和金属锂能量密度计算

远东福斯特深耕18650三元锂电池多年,拥有18650-2400mAh、2600mAh、2800mA....

的头像 锂电联盟会长 发表于 10-11 10:46 378次 阅读
锂电池干货系列之锂电和金属锂能量密度计算

石墨烯导热膜的详细介绍应用和数据免费下载

石墨烯导热膜是在高温度氛围下采用先进合成工艺,制得的一种高结晶度、晶格取向良好的导热薄膜材料,它不仅....

发表于 10-11 08:00 55次 阅读
石墨烯导热膜的详细介绍应用和数据免费下载

锂电池系统起火原因分析

            都说安全是动力电池的命根儿,最近在思考电池系统由内而外起火的原因分析...

发表于 10-10 17:25 48次 阅读
锂电池系统起火原因分析

锂电池快充的奥秘

  锂电池快充的奥秘。在当今时代,人们越来越喜欢追求高效快速,这一高效理念是多方面的。在锂电池产品越来越多的现在,对于锂...

发表于 10-10 16:58 472次 阅读
锂电池快充的奥秘

96V/50AH铁锂电+UPSdiy图解

这个电池买了几个月了,一直没空组装,前几个星期组起来后又发现输出电压不正常。

的头像 39度创意研究所 发表于 10-10 15:04 205次 阅读
96V/50AH铁锂电+UPSdiy图解

HY2112 1节磷酸铁锂电池保护芯片的详细数据手册

HY2112系列IC,内置高精度电压检测电路和延迟电路,是用于单节磷酸铁锺可再充电电池的保护IC.

发表于 10-10 08:00 79次 阅读
HY2112 1节磷酸铁锂电池保护芯片的详细数据手册

锂离子电池的比能量已经达到300Wh/kg左右,初步实现了2020年目标

为了分析富锂材料在循环中电压衰降的机理,Enyuan Hu利用XAS工具分析了富锂材料在第1、25、....

的头像 锂电联盟会长 发表于 10-09 15:27 794次 阅读
锂离子电池的比能量已经达到300Wh/kg左右,初步实现了2020年目标

固体能源系统公司今年将在无人机上应用更安全的锂电池

当今的电池使用锂盐的稀溶液作为电解质,其作用是在碳阳极和锂过渡金属氧化物阴极之间来回传输离子。一些陶....

的头像 IEEE电气电子工程师学会 发表于 10-09 10:22 381次 阅读
固体能源系统公司今年将在无人机上应用更安全的锂电池

CS8316两节锂电池供电单声道25W/单节锂电池18W恒定功率输出单芯片方案

引言 随着蓝牙音箱功能和性能的快速提升,消费者对产品轻薄化以及功率的要求也越来越高,在室外应用场景下....

的头像 物联网之声 发表于 10-08 17:57 241次 阅读
CS8316两节锂电池供电单声道25W/单节锂电池18W恒定功率输出单芯片方案

相同容量锂电池包与铅酸电池谁走得更远?

  选择相同容量锂电池包与铅酸电池,谁走得更远?锂电池包和铅酸电池是大家最喜欢拿来对比的两款电池了,以前铅酸电池主导市场,...

发表于 10-08 16:30 294次 阅读
相同容量锂电池包与铅酸电池谁走得更远?

艾德克斯便携式锂电池安全测试方案

  引言   锂电池在人们的生活和生产中运用越来越广泛,自从2007年苹果公司发布智能手机,随后又推出平板电脑以来,全球便进...

发表于 10-08 15:50 23次 阅读
艾德克斯便携式锂电池安全测试方案

一款基于简易电池自动恒流的充电电路方案设计

  随着国际原油价格飞涨,各种新型能源的研究成为公众关注的焦点。电能作为动力能源已经在各种车辆上得到广泛应用。锂电池以具...

发表于 10-08 15:43 25次 阅读
一款基于简易电池自动恒流的充电电路方案设计

MHP-TA和PPTC在锂电池保护方案中的作用

    近年来, 各种便携式电子产品如雨后春笋般的出现在人们的日常生活中,手机、数码相机、音乐播放器、平板电脑、超级...

发表于 10-08 15:24 28次 阅读
MHP-TA和PPTC在锂电池保护方案中的作用

一文了解动力电池技术发展形势

电池企业在提升现有技术路线产品性能的同时,也应该积极布局下一代电池的研发,以便在下一轮竞争中占据主导....

的头像 罗欣 发表于 10-08 10:39 755次 阅读
一文了解动力电池技术发展形势

盘点动力电池技术现状及未来展望

在车用动力电池领域,锂电池已经成为主流。目前国际主流动力电池企业主要电池类型基本为磷酸铁锂和三元锂电....

的头像 锂电联盟会长 发表于 10-08 09:19 457次 阅读
盘点动力电池技术现状及未来展望

锂电池BMS三大核心功能及五点认识误区

BMS最核心的三大功能为电芯监控、荷电状态(SOC)估算以及单体电池均衡。

的头像 BMS电池监控论坛 发表于 10-05 17:16 648次 阅读
锂电池BMS三大核心功能及五点认识误区

用深度学习检测行李箱中的锂电池

随着越来越多的人使用电池组来为我们的设备充电,例如无人机,照相机等,考虑到危害是巨大的,所以确保没有....

的头像 中国人工智能学会 发表于 10-04 15:16 405次 阅读
用深度学习检测行李箱中的锂电池

世界银行筹50亿美元支持发展中国家进行“电池革命”

世界银行计划推动一项总额50亿美元的投资项目支持发展中国家进行“电池革命”,推动当地电池产业的发展,....

的头像 高工锂电 发表于 09-30 11:51 575次 阅读
世界银行筹50亿美元支持发展中国家进行“电池革命”

铅酸电池企业的锂电池业务主要遭遇了哪些发展困境?

对于锂电业绩的下滑原因,天能动力表示,由于锂电行业补贴退坡,导致大量整车厂现金流恶化,公司从谨慎经营....

的头像 高工锂电技术与应用 发表于 09-29 15:36 704次 阅读
铅酸电池企业的锂电池业务主要遭遇了哪些发展困境?

图文解读锂电池21道生产工序

“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼....

的头像 工业机器人 发表于 09-28 17:17 510次 阅读
图文解读锂电池21道生产工序

赣锋锂业将拟5亿元投资建设年产2.5万吨电池级氢氧化锂项目

9月26日,赣锋锂业发布公告称,为满足国内外市场需求,实现公司做大做强的发展目标,凭借已具备的矿产资....

发表于 09-28 16:36 125次 阅读
赣锋锂业将拟5亿元投资建设年产2.5万吨电池级氢氧化锂项目

高科技芯片产品填补了国内技术空白,一举打破国际垄断

创新人才释放出推动慈溪高质量发展的磅礴之力。截至目前,慈溪累计引进集聚院士、“国千”“国万”专家等顶....

的头像 PCB开门网 发表于 09-28 16:27 1432次 阅读
高科技芯片产品填补了国内技术空白,一举打破国际垄断

科达利在锂电池结构件市场“一骑绝尘”

2017年科达利的市场占有率在国内锂电池结构件行业里排名第一,而中国前十家锂电池结构件生产企业的市场....

的头像 高工锂电 发表于 09-28 10:32 753次 阅读
科达利在锂电池结构件市场“一骑绝尘”

关于对讲机电池充电的一些技巧

经常听到有些用户经常抱怨说,对讲机电池用一段时间,就感觉对讲机的电池耗电快了,不如一开始使用的时间长....

的头像 通信通讯设备 发表于 09-28 10:01 432次 阅读
关于对讲机电池充电的一些技巧

石墨烯3D芯片或将取代传统芯片?

石墨烯具有硅所不具备的更优良的力学、化学和电学性能。不过这些优势真的是电子工业所需要的吗?

的头像 传感器技术 发表于 09-27 17:20 844次 阅读
石墨烯3D芯片或将取代传统芯片?

石墨烯墙暖它是什么?

墙暖,一听这个词,很多人有一股疑问:墙壁还能弄供暖?这真是稀奇了。 墙暖,这个其实非常好理解:就是在....

的头像 桐昕石墨烯地暖 发表于 09-27 16:46 402次 阅读
石墨烯墙暖它是什么?

美团股价跌破发行价能不能买 新纶科技首条国产锂电铝塑膜实现量产

9月25日上午,新纶科技(002341)常州锂电池铝塑膜项目一期工程投产庆典暨二期工程建设启动仪式举....

的头像 机智云物联网 发表于 09-26 11:54 425次 阅读
美团股价跌破发行价能不能买 新纶科技首条国产锂电铝塑膜实现量产

锂电池电压采集电路原理图资料免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是锂电池电压采集电路原理图资料免费下载Altium Designer打开。

发表于 09-26 08:00 157次 阅读
锂电池电压采集电路原理图资料免费下载

如何破解电芯材料的应用命途?

锂电池原材料在产业化的应用过程中,囿于各自材料性能和动力电池企业应用的成效等不同,出现了截然相反的命....

的头像 高工锂电技术与应用 发表于 09-25 10:48 1281次 阅读
如何破解电芯材料的应用命途?

探讨石墨烯在各个领域中的应用!

由于石墨烯的发现,研究人员在2010年获得诺贝尔物理学奖。我们何时能看到世界上最新颖的材料所生产的产....

的头像 锂电联盟会长 发表于 09-25 09:51 1114次 阅读
探讨石墨烯在各个领域中的应用!

法国帅福得于2020年初大规模生产下一代锂离子电池

能源公司道达尔(Total)旗下子公司法国帅福得(Saft)公司预计将于2020年初开始大规模生产下....

的头像 高工锂电 发表于 09-20 14:48 610次 阅读
法国帅福得于2020年初大规模生产下一代锂离子电池

鹏辉能源58亿锂离子动力电池及系统项目开工

鹏辉能源表示,公司将根据实际情况公司将加快常州项目的进度,争取明年早投产,满足明年订单增长的需求。

的头像 高工锂电 发表于 09-20 14:44 645次 阅读
鹏辉能源58亿锂离子动力电池及系统项目开工

国内动力电池企业正面临“增收不增利”的尴尬局面

近日,杉杉股份发布2018年年中报告。中报显示,报告期内,公司实现营业收入42.88亿元,同比增长1....

的头像 高工锂电 发表于 09-19 16:10 542次 阅读
国内动力电池企业正面临“增收不增利”的尴尬局面

博郡汽车联手中化,旨在在推动各方在新能源汽车等领域进一步投资合作

在笔者看来,虽然博郡汽车并没有大声量的传播此次合作,但合作本身的重量级却不容小觑。简单而言,中化国....

发表于 09-19 14:17 3511次 阅读
博郡汽车联手中化,旨在在推动各方在新能源汽车等领域进一步投资合作

CW1053-5串锂电池组保护芯片的应用指南详细资料免费下载

CW1053 系列芯片内置高精度的电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路以及延时电路,适用于 5 ....

发表于 09-19 08:00 89次 阅读
CW1053-5串锂电池组保护芯片的应用指南详细资料免费下载

新海宜联合众多企业设立16亿新能源汽车基金

近年来,新海宜始终坚持“新能源”的转型方向,不断布局新能源汽车产业链,业务范围广泛涉及碳酸锂、电解液....

的头像 高工锂电 发表于 09-18 16:13 699次 阅读
新海宜联合众多企业设立16亿新能源汽车基金

浅析新能源汽车着火事故的原因及防护措施

电芯生产工艺非常复杂,任何一个环节的缺陷和不完整都会造成后端应用事故。系统层面,在一个包体内,如果选....

的头像 高工锂电技术与应用 发表于 09-17 16:53 1773次 阅读
浅析新能源汽车着火事故的原因及防护措施

塔菲尔动力与储能锂离子电芯项目落户山东

江苏塔菲尔“齐河塔菲尔动力与储能锂离子电芯项目一期”在山东省齐河开工,该项目是塔菲尔在北方的主要生产....

的头像 高工锂电 发表于 09-17 16:45 761次 阅读
塔菲尔动力与储能锂离子电芯项目落户山东

丰田对电池事故最到位的总结:过充、外短路、碰撞、内短路

通过仅十年新能源汽车发展的实践,,电池是新能源核心部件,已毋庸置疑。但是,作为整车的配套零件的电池系....

的头像 汽车电子设计 发表于 09-17 10:51 1282次 阅读
丰田对电池事故最到位的总结:过充、外短路、碰撞、内短路