本論文驗(yàn)證了噴射空化法制備的液體剝離石墨烯作為導(dǎo)電添加劑，可以顯著改善鋰離子電池（LIBs）中商用陰極材料的電化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，超過3wt％的石墨烯負(fù)載量可以使LiFePO₄中的比容量從150?mAh/g增加到178?mAh/g。對(duì)于LiCoO₂和Li(Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3)O₂，添加石墨烯可使最大比容量分別達(dá)到156和168 mAh/g，與不含石墨烯的商業(yè)材料相比，這一容量顯著提高。石墨烯導(dǎo)電添加劑的優(yōu)點(diǎn)在于0D乙炔黑和2D石墨烯片結(jié)合可以形成“點(diǎn)對(duì)面”導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)降低了陰極內(nèi)部電阻，同時(shí)不會(huì)引起明顯的電壓極化或阻擋鋰離子擴(kuò)散路徑。該研究通過使用低成本的液體剝離石墨烯為制造高性能LIB陰極創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。

Fig.?1.?制備漿料和電極的示意圖。

Fig.2.?(a)原始石墨和(b)射流空化法制備石墨烯粉末的SEM圖。石墨烯的(c) AFM圖和(d) TEM圖。(e)原始石墨和石墨烯薄膜的XRD圖。(f)原始石墨和石墨烯薄膜的Raman圖，用洛倫茲函數(shù)擬合出二維放大帶區(qū)域。

Fig.3.?負(fù)載3?wt%石墨烯的(a)LFP，(b)納米LFP，(c) LCO和(d)NCM電極的SEM圖。

Fig.4.?不同石墨烯負(fù)載下LFP和納米LFP的電化學(xué)性能。(a),(e) 0.1 C下50次的循環(huán)性能。(b),(f)電流密度從0.1到3 C的倍率性能。(c),(g)0.1 C下的充放電曲線。(d),(h)0.1?mV/s掃描速率下的CV曲線。

Fig.5.?不同石墨烯負(fù)載下LCO和NCM的電化學(xué)性能。(a),(d) 0.2 C下50次的循環(huán)性能。(b),(e)電流密度從0.1到3C下的倍率性能。(c),(f) 0.1 C下的充放電曲線。

Fig.6.?(a) LFP，(b)納米LFP，(c) LCO和(d) NCM的EIS圖。(e)以石墨烯為導(dǎo)電添加劑的不同尺寸陰極系統(tǒng)中鋰離子傳輸路徑的示意圖。

Fig.7.?以AB為導(dǎo)電添加劑的(a) LFP (c) LCO (e) NCM軟包電池放電曲線。使用1?wt%石墨烯作為導(dǎo)電劑的(b) LFP (d) LCO (f)?NCM?。

相關(guān)研究成果于2019年由北京航空航天大學(xué)Zhigang Shen課題組，發(fā)表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.07.008?）上。原文：Liquid-exfoliated graphene as highly efficient conductive additives for cathodes in lithium ion batteries 。

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