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香港理工大学liang an课题组–三维石墨烯基材料的研究进展 | 山东利特纳米技术有限公司-ayx爱游戏官网登录

近年来,由未堆叠的二维(2d)石墨烯片作为构建模块组成的三维(3d)石墨烯材料已被广泛报道。已经采用各种合成方法来制备具有不同3d结构的石墨烯材料,其在诸如能量和环境技术的广泛应用中显示出潜力。特别地,近年来经常报道3d石墨烯材料在基于金属(li、na、k、mg、al)-离子电池(mib)系统中的应用。然而,3d石墨烯材料在mib系统中的关键作用尚未得到全面讨论。在此,我们首先总结3d石墨烯材料的结构和制备。其次,我们说明了石墨烯层中金属离子的存储机制,即嵌入和吸附。第三,我们强调了3d石墨烯架构作为mib应用中支撑和封装材料的优越功能。最后,我们讨论了mib系统中各种3d石墨烯架构的优缺点。我们的目标是全面了解3d石墨烯材料,并指导未来mib设计的方向。

figure 1. (a)皱折石墨烯球的结构和制备示意图;(b-d)由不同go浓度制备的褶皱石墨烯球的sem图;(e-g)分别为(b-d)的高倍放大sem图。

figure 2. (a)通过微爆炸方法制备石墨烯涡卷的示意图;(b-e)不同放大率下石墨烯的tem图。

figure 3. (a)碳纳米纤维的低倍放大sem图;(b)具有表面石墨烯片的碳纳米纤维的高倍放大sem图像;(c和d)具有表面石墨烯片的碳纳米纤维的tem图像;(e)制备石墨烯纤维的方案;(f)具有表面石墨烯片的碳纳米纤维的sem图像;(g和h)生长4小时,甲烷浓度为11.1%的石墨烯纤维的sem图像;(i和j)生长10小时,甲烷浓度为11.1%的石墨烯纤维的sem图像;(k)石墨烯纤维膜的光学图像。

figure 4. (a)3d石墨烯笼合成的方案说明;(b)石墨烯包封si微粒的tem图像;(c)显示石墨烯笼分层结构的hrtem图像;(d)去除si微粒后的中空石墨烯笼;(e)构建具有最佳空隙空间石墨烯笼的示意图;(f)重量比21%硫包覆sno2@石墨烯的tem图像;(g)粗略制备用于比较的sno2@graphene的tem图像。

figure 5. (a)电压窗口在0.3和0.001 v之间(相对于li/li ),几层石墨烯的放电曲线;(b)电压窗口在0.3和0.001 v之间(相对于li/li ),石墨的放电曲线;(c和d)几层石墨烯的阴极和阳极cv扫描,log(i)对log(v)计算的斜率值;(e)表面控制过程和扩散控制过程的贡献;(f)随着li浓度增加,锂离子在石墨烯表面上的分布示意图。

figure 6. (a)在0-2 v的电压窗口中,第一次放电/充电期间收集的原位xrd图案,电流密度为0.05 c;(b)c 1s光谱的非原位xps;(c)na 1s光谱的非原位xps;(d)石墨烯基面中不同类型的缺陷部位;(e)具有钠离子的给定缺陷部位的化学吸附能量的dft计算数据;(f)放电前样品的hrtem图像;(g)放电至0.005 v后样品的hrtem图像。

figure 7. (a)柔性的lto/lfp/gf全电池的倍率性能;(b)10 c下,lto/lfp/gf全电池的循环性能;(c)gb涂覆在ncm上的示意图;(d和f)原始ncm的sem图像;(e和g)石墨烯球涂覆后ncm的sem图像;(h和i)石墨烯层位于lini0.6co0.1mn0.3o2的初级颗粒之间或涂覆在其上;(j)在60 c、25 c、5 c下,gb-ncm/gb全电池的循环寿命。

figure 7. (a)na3v2(po4)3的晶体结构;(b-e)3d石墨烯/c/nvp复合材料的sem图像和tem图像;(f和g)在10 c和40 c下,3d石墨烯/c/nvp复合材料的钠储存性质;(h)na7v4(p2o7)4(po4)的晶体结构;(i和j)3d石墨烯/c/na7v4(p2o7)4(po4)复合物的sem图像和tem图像;(k和l)3d石墨烯/c/ na7v4(p2o7)4(po4)复合物的钠储存性质。

相关研究成果于2019年由香港理工大学liang an课题组,发表在energy environ. sci.(doi: 10.1039/c8ee03014f)上。原文:advances in three-dimensional graphene-based materials: configurations, preparation and application in secondary metal (li, na, k, mg, al)-ion batteries。

本文来自石墨烯杂志,本文观点不代表利特纳米立场,转载请联系原作者。

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