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石墨烯在电池储能中的作用及应用

彩多多彩票官网日期:2017-08-08 / 人气: / 编辑:jutan / 来源:未知

石墨烯由于具有二维平面几何特征和独特的电子行为被广泛用于电化学储能研究领域,改善诸如超级电容器、锂离子电池的输出性能和提高氧还原过程(ORR)电催化活性。目前文献中大量实验结果报道也证实了石墨烯对不同储能领域场合的作用。同时,研究者们也进行了大量的理论计算,从原子和电子的层次对石墨烯的作用机制进行解释。

小编将带领大家一起,了解目前石墨烯在电化学过程中的理论计算结果,以超级电容器、锂离子电池和ORR过程为典型代表,学习重要结论,加深对石墨烯功能的理解,也为新型石墨烯基电化学储能器件提供研究思路。

石墨烯电化学储能的基本理论,从电化学角度来讲,石墨烯在储能器件中所起的作用主要有四种:一种是石墨烯不参与电化学反应,仅仅通过与电解液形成双电层作用来存储电荷,提高电容效果,这种情况主要出现在超级电容器中;另一种则是与活性物质发生电化学反应,通过电子转移而产生法拉第电流,并为电化学反应的生成物提供存储场所,如锂离子电池等,或者虽然不发生电化学反应,但是可以通过与生成物相互作用而将其固定,同样提供存储场所,如锂硫电池;同时,石墨烯还可以为电化学反应提供催化效果,降低电化学反应所需的能量势垒,如ORR等;还有一种则是利用自身导电性提高电极的电导率,降低充放电过程中的欧姆电阻。

本文主要围绕前面三种作用展开。 石墨烯在储能体系中的电化学行为与其电子结构息息相关。正确认识其电子结构将是更好利用石墨烯材料的有效前提,并且也可以为具体应用领域中石墨烯材料的电子结构调整提供指导思路。

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