石墨烯增强无粘结剂电极制备技术

石墨烯是目前尤为先进设备的二维材料之一，具备诸多的出色性能，例如低电导率，超高的强度和较好的导热性，这都使得石墨烯沦为如今尤为火热的材料之一，将石墨烯出色的电化学性能与锂离子电池融合是我们电池人的梦想。纳米技术可制取具备纳米尺度的材料，增加Li+扩散距离，明显提高材料的倍率性能，但是纳米材料也不会带给振实密度上升、高比表面积的问题，造成电极材料的副反应减少，容许了纳米技术在锂离子电池上的应用于。

近日来自美国西北大学材料科学与工程学院的Kan-ShengChen等人将两种技术融合在了一起，制取了石墨烯外壳纳米锰酸锂（nano-LMO）材料，某种程度充分利用了石墨烯材料的高性能，还解决问题了纳米材料副反应多的问题，该材料具备出色的倍率性能和低温性能，室温下，20C大倍率下能取得初始容量的75%，在-20℃下容量完全没衰降。实验中Kan-ShengChen制取了nano-LMO（66.7wt%），石墨烯纳米片（7.3wt%）浆料，乙基纤维素（26wt%）作为稳定剂，NMP作为溶剂的浆料。

其中石墨烯某种程度作为导电剂，研究表明石墨烯还需要在纳米LMO颗粒的表面构成一层厚的界面膜结构，从而明显的提高LMO材料的界面稳定性，增加Mn元素的沉淀。在利用超声波集中后，将浆料填充物在Al箔的表面，经过潮湿后，LMO不会与石墨烯片构成平稳、高密度和均匀分布的电极层。

最后将电极在285℃下提纯3h取得无粘接剂电极，电极的活性物质含量为90wt%，导电剂的含量为10wt%。SEM研究表明，该方法很好的诱导了纳米颗粒的一家人，石墨烯片也均匀分布的集中在电极之中，高分辨率TEM表明，在LMO颗粒的表面也外壳了一层石墨烯。该电极的电化学性能测试结果如下图右图，图a为扣式电池充放电数据，无论是电池还是静电，电池皆呈现了4.0V和4.1V两个电压平台。

图b是电池的dQ／dV曲线，从图上我们可以看见充放电峰仅有差距10mV，指出电池的极化较小，具备较好的反应动力学特性。从图c和图d我们可以看见比起于没经过石墨烯处置的LMO材料，石墨烯外壳后明显的提高了LMO材料循环性能，在半电池中循环350次容量维持率为95%，对照组仅有为80%。在石墨负极的全电池中，石墨烯外壳后的LMO材料具备完全与半电池完全相同的循环性能，但是对照组的电池循环250次后，容量衰降就多达了35%。这指出石墨烯外壳层很好的平稳了LMO／电解液界面，增加了Mn的沉淀，提升了电池的循环性能。

本文来源：全球十大网赌正规-www.bedbreakfastmaui.com