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　　石墨烯-石墨烯球用于超快充電高體積密度鋰電池正負極技術(shù)

　　鋰電池在當今人類社會生活中應用廣泛，如電動汽車和便攜式電子設備等。然而，這些商業(yè)化的鋰電池能量密度偏低，不能完全滿足日常使用的需求。而且大部分電池在快速充放電過程中容量會下降，其倍率特性較差。此外，除了能量密度和快充，達到高溫時(60攝氏度左右)長循環(huán)壽命的性能也十分重要。目前為止，被認為能取代LiCoO2的富鎳和富鋰層狀氧化物材料在快充過程中，能量密度和循環(huán)壽命損耗基本可以忽略。因此尋找一種先進的負極材料用于快充十分重要，因為現(xiàn)今的石墨負極在高倍率充電時會有金屬鋰沉積產(chǎn)生鋰枝晶。近日，來自韓國三星先進技術(shù)研究院的InHyukSon博士團隊、韓國首爾國立大學的JangWookChoi教授團隊(共同通訊作者)聯(lián)合韓國電氣研究院、SDI研發(fā)中心在著名期刊NatureCommunications上發(fā)表題為”Grapheneballsforlithiumrechargeablebatterieswithfastchargingandhighvolumetricenergydensities”的文章。該文章報道了一種石墨烯-SiOx組裝的石墨烯球作為涂層材料用于高容量富鎳層狀正極材料和鋰電池負極材料。每一個石墨烯球都由SiOx納米顆粒位于中心、石墨烯層位于外層組成，類似于3D爆米花狀結(jié)構(gòu)。SiOx納米顆粒有多重作用，例如在石墨烯生長過程中避免SiC層在SiOx-石墨烯界面的形成，確保石墨烯球能均勻包覆在正極材料上，確保了用于負極材料時的高比容量。石墨烯球在富鎳正極材料上均勻包覆增強了電解液和電極界面的穩(wěn)定性，提升了正極快充性能和循環(huán)穩(wěn)定性。利用石墨烯球包覆的正極和石墨烯球負極制成的全電池，在商業(yè)化電池條件下具有800WhL-1的高體積能量密度，60℃下循環(huán)500次仍有78.6%的容量保持率。通過CVD法制備了石墨烯-氧化硅復合物，既石墨烯球。其分層三維結(jié)構(gòu)使得氧化硅顆粒之間生長了石墨烯，通過Nobilta球磨技術(shù)將1wt%石墨烯球均勻涂覆在富鎳層狀正極材料中。通過抑制不利的副反應和提高導電性，提升了循環(huán)壽命和快充性能。石墨烯球用于負極比容量達到716.2mAg-1，與沒有使用石墨烯球的電池相比，在商業(yè)化制備的條件下全電池的體積能量密度提升了27.6%，達到800WhL-1，5C倍率60℃下循環(huán)500次電容保持量仍有78.6%。