石墨炔在电化学储能器件中的应用

当今社会,电化学储能器件在人类的社会活动中变得越来越重要。电极材料作为电化学储能器件的核心部分,一直是人们研究的焦点。石墨炔是一种新型的二维平面结构的全碳材料,它宽的层间距、大的比表面积、独特的三维孔隙结构和好的导电性使其在能源存储器件电极材料应用中具有巨大的潜力。基于石墨炔温和的制备方法与独特的结构特征,本文详细介绍了近年来石墨炔在储能方面的理论分析和实验进展。通过研究锂/钠在单层、多层石墨炔上的迁移率和存储,理论分析石墨炔基电池具有很好的储锂储钠性能。实验方面,石墨炔作为电极材料在储钠储锂方面的容量与理论值相近。此外石墨炔作为电极材料成功应用于超级电容器和金属-硫电池,并表现出了优异的容量存储性能。石墨炔纳米形貌的调控、石墨炔的热处理,以及异原子的掺杂等均可以有效地提高石墨炔在这些储能器件中的性能。

碳包覆氟化石墨及其电化学性能

氟化石墨(FG)是目前使用最广泛的锂氟化碳(Li/CF_(x))电池正极材料,然而商用FG中的碳氟键(C-F)为典型的共价键,导电性较差,导致其存在严重的初始放电电压滞后、低的电压平台、差的倍率性能等问题,难以满足大功率放电的需求。以酚醛树脂为碳前驱体,通过简单的搅拌法将酚醛树脂包覆在FG表面,碳化后形成导电碳层,改善FG的导电性,降低电压滞后,提升电池的电压平台和比能量。系统研究了酚醛树脂/FG的比例对碳包覆FG样品(FG@Cs)电化学性能的影响。FG@C-13样品电压平台得到了显著提高,在1000 mA·g^(-1)电流密度下放电平台从纯FG的1.84 V提升到2.21 V,比容量由614.7 mAh·g^(-1)提高到654.9 mAh·g^(-1)。

氟化石墨正极材料的制备及其在锂原电池中的应用

通过改变氟化的温度,采用直接氟化法氟化块状石墨(G),得到含氟量不同的氟化石墨,即FG-x。当氟化温度为500℃时(FG-500),FG-500具有优异的倍率性能和高的功率密度、能量密度。放电电流密度为10 mA·g^(-1)时的放电比容量为812.5 mAh·g^(-1),电压平台为2.60 V;放电电流密度为1000 mA·g^(-1)时的放电比容量和电压平台分别为698.4 mAh·g^(-1)和2.13 V。FG-500的最大功率密度、能量密度分别为2131.2 W·kg^(-1)和1990.4 Wh·kg^(-1)。