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哈爾濱工業(yè)大學(xué)Yejun Qiu課題組--用于輕質(zhì)高能量鋰離子電池的石墨烯修飾聚合物柔性材料
   為了徹底改變未來(lái)的電子和電動(dòng)汽車,需要高能量密度的輕質(zhì)電池,因此,一種能夠攜帶高能量的輕質(zhì)柔性材料是當(dāng)前的需要。在此,本文使用激光誘導(dǎo)的石墨烯泡沫(LIGF),生長(zhǎng)在聚酰亞胺上,直接作為鋰離子電池的自無(wú)粘結(jié)陽(yáng)極材料。最終生長(zhǎng)在聚酰亞胺一側(cè)的LIGF上的電子遷移使其可以直接作為器件注入,為了證明這個(gè)概念,將使用了一個(gè)折疊的LIGF樣品作為陽(yáng)極。由于石墨化的改善,在400℃退火時(shí),生長(zhǎng)的LIGF的初始面積容量從203 μAhcm-2增加至280 μAhcm-2。在0.1 mA cm-1的電流密度下,100次循環(huán)后仍保持穩(wěn)定的倍率性能,平均庫(kù)侖效率為99%。電化學(xué)阻抗譜結(jié)果表明,樣品退火后起其電導(dǎo)率隨之增加,有利于在非導(dǎo)電聚合物一側(cè)上實(shí)現(xiàn)更快的電子流動(dòng)。本研究為未來(lái)基于LIGF的輕量鋰離子電池的發(fā)展鋪平了道路,同時(shí)也使可穿戴的柔性高能量密度存儲(chǔ)設(shè)備成為可能。

Fig. 1. (a)LIGF生長(zhǎng)示意圖,(b)LIGF的泡沫像形態(tài),(C)直到450,聚酰亞胺穩(wěn)定。

Fig. 2. (a)聚酰亞胺剖面圖,(b)聚酰亞胺上生長(zhǎng)LIGF(c)LIGF橫截面的元素映射,(d)LIGF的表面出現(xiàn)的溝和脊。


Fig. 3. (a)LIGF的拉曼圖,(b)LIGFXPS圖,(c)LIGF表面積和孔徑分布(插圖)(d)LIGFXRD圖。


Fig. 4. (a)生長(zhǎng)LIGF的混合納米片和納米棒。生長(zhǎng) LIGF上的單個(gè)(b)薄片和(c)棒。(d)退火后的LIGF上混合納米片和納米棒。退火后單個(gè)(e)薄片和(e)棒。

 
Fig. 5. (a)在聚酰亞胺上的LIG,以及紐扣電池的組裝。(b)LIGF為陽(yáng)極,掃描速率為2 mVs-1時(shí)LIBCV曲線。(c)生長(zhǎng)的LIGF和退火后的LIGF100 μAcm-2下循環(huán)100次的性能和對(duì)應(yīng)的庫(kù)侖效率。(d)C1C2C3C4C5處生長(zhǎng)的LIGF和退火樣品的倍率性能。(e)首次循環(huán)后,生長(zhǎng)和退火的LIGFNyquist圖。
   相關(guān)研究成果于2019年由哈爾濱工業(yè)大學(xué)Yejun Qiu課題組,發(fā)表在Applied Materials Today (https://doi.org/10.1016/j.apmt.2019.08.003 )上。原文:Graphene decorated polymeric flexible materials for lightweight high areal energy lithium-ion batteries


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