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【原創(chuàng)】納米碳材料在電化學(xué)方面的應(yīng)用


來源:中國粉體網(wǎng)   橙子

[導(dǎo)讀]  碳材料具有結(jié)構(gòu)多樣、表面狀態(tài)豐富、可調(diào)控性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,同時具有優(yōu)異的電輸運(yùn)特性和高活性表面, 因而一直是電化學(xué)儲能材料的理想選擇。

中國粉體網(wǎng)訊  電子、交通等領(lǐng)域的高速發(fā)展,對具有高能量/功率密度、長壽命、安全、廉價以及環(huán)境友好等特性的電化學(xué)儲能器件提出了愈加迫切的需求。研究開發(fā)高性能、低成本的電極材料是電化學(xué)儲能器件研發(fā)工作的核心。


碳材料具有結(jié)構(gòu)多樣、表面狀態(tài)豐富、可調(diào)控性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,同時具有優(yōu)異的電輸運(yùn)特性和高活性表面, 因而一直是電化學(xué)儲能材料的理想選擇。 


近年來,納米碳材料快速發(fā)展,其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能為其在電化學(xué)儲能領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的機(jī)遇。特別是以碳納米管石墨烯為代表的新型碳納米材料, 具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、 高比表面積和可構(gòu)建三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等特點, 在電化學(xué)儲能領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力,近年來得到了快速發(fā)展。


1.在鋰離子電池中的應(yīng)用


鋰離子電池是目前綜合性能最為優(yōu)良的二次電池,碳納米管和石墨烯等碳材料在鋰離子電池中常作為負(fù)極材料、導(dǎo)電劑或復(fù)合電極材料中使用。特別是在導(dǎo)電劑中,碳納米管已逐漸開始取代碳黑,成為鋰離子電池的新一代導(dǎo)電劑。

 

碳納米管作為導(dǎo)電劑


 

石墨烯基復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖




2.在超級電容器中的應(yīng)用


在超級電容器中,碳材料是最早應(yīng)用、也是目前研究最為廣泛的電極材料。研究發(fā)現(xiàn),石墨烯作為一種二維碳材料,具有很高的比表面積和電導(dǎo)率,化學(xué)法制備的石墨烯還具有豐富的表面官能團(tuán),是非常理想的超級電容器電極材料;碳納米管具有均一的孔徑分布、高比表面積、高電導(dǎo)性和高電化學(xué)穩(wěn)定性,作為超級電容器的電極材料具有較大的潛力和應(yīng)用前景。


3. 在電催化領(lǐng)域中的應(yīng)用


除各類電化學(xué)儲能器件外,各種碳納米材料在電化學(xué)催化領(lǐng)域也發(fā)揮著不可或缺的作用。近年來,碳材料正由傳統(tǒng)的高導(dǎo)電性催化劑載體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧婢叽呋钚缘拇呋牧希菏┚哂袃?yōu)異的導(dǎo)電性、巨大的比表面積、良好的熱和化學(xué)穩(wěn)定性等,是碳基氧還原電催化劑的理想選擇。


不管是零維富勒烯、一維碳納米管、還是二維的石墨烯及多種碳基復(fù)合材料的合成,碳納米材料吸引著世界的目光。在電化學(xué)領(lǐng)域,擁有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能的碳納米材料,無論是作為催化劑還是儲能材料,都有著廣闊的應(yīng)用前景。


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