قراءة الجرافين ورقة تكنولوجيا البطاريات

وتصف هذه الورقة مبدأ التشغيل ومزايا الجرافين البطارية، وتوفر الخطوات التنفيذية التي يمكن اتخاذها على الفور، ويمكن استخدامها لتطوير الجرافين الخلية. ما مجموعه حوالي 7000 كلمة بأكملها، بما في ذلك أربعة من حافة الرائدة في مجال البحث العلمي، واحد فيه تنضج تصميم الجرافين القطب (وزارة الطاقة)، للبطارية الجرافين الليثيوم والكبريت، وهو الراهنة التكنولوجيا المتطورة، لتكون مرجعا.

التركيب الجزيئي للالجرافين

ويجري حاليا دراسة بطاريات الجرافين بنشاط للعديد من التطبيقات التجارية. بالمقارنة مع بطاريات ليثيوم أيون المعادن التقليدية، والفوائد الجرافين في الأداء وعمر البطارية جوانب دورة موارد الاستثمار يستحق. إيلون ماسك (ايلون موسك) تسلا موتورز (تسلا موتورز) هي شركة مبتكرة بنشاط سبيل المثال الشهير أبحاث الخلايا الجرافين وتسويقها.

ونحن نعتقد أن انفراج حقيقي من بطارية الجرافين الجرافين - التفاعلات الكيميائية أيون المختلطة، يتم دمج هذه التفاعلات الكيميائية إلى القطب السالب للبطارية ليثيوم الكبريت.

مستمرة في البحث المتعمق لا يزال طويلا بعيدا عن تسويق هذه التكنولوجيا لبعض الوقت. وأكثر ابتكارا الجرافين تكنولوجيا البطاريات تتطلب الكثير من الإنفاق R & D، ويستغرق سنوات لتحقيق الاستغلال التجاري.

تكنولوجيا البطاريات التقليدية

وجهة نظر مستعرضة من البطارية التقليدية

بطارية، سواء القابلة لإعادة الشحن، عموما استخدام الليثيوم. والزنك والبطاريات القلوية المتاحة، لكنها عادة ما يكون لها حياة أقصر، بسبب كثافة الشحنة العالية. ومختلف الليثيوم، وبطاريات الليثيوم لا يمكن أن تعمل في الجهد العالي.

بطارية الأولية (غير القابلة لإعادة الشحن) ويتكون من قطبين، مما يسمح للتيار بالتدفق في اتجاه واحد فقط من خلال المنحل بالكهرباء وسيطة.

الثانوية (القابلة لإعادة الشحن) البطاريات لا يزال يتكون من قطبين، يمكن للأيونات الليثيوم تتدفق في كلا الاتجاهين، وهذا يتوقف على توجيه الاتهام او تصريفها.

الأنود هو عادة الليثيوم (أكسيد المعادن) المركب، والكاثود الكربون التي يسهل اختراقها. القطب الموجب والقطب السالب لديها بنية المسام الثابتة، عندما يتم تطبيق الحالية، يسمح لامتصاص أيونات الليثيوم إلى الآبار. عندما يتم تطبيق أي تيار، الأيونات في حل بالكهرباء وتتحلل. قد يحدث امتصاص أيونات الليثيوم في القطب الموجب والسالب.

عندما تكون البطارية، أيونات نحو الكاثود. عندما يتم عكس تيار الشحن، يتم امتصاص أيونات إلى القطب الموجب. تسمح هذه العملية إنتاج عدد من الدورات، مما يزيد من الحياة. اختيارهم على الكاثود التقليدية هو الغرافيت، الأنود يمكن أن تختلف، ولكن شيوعا هي LiCoO2، LiMn2O4، LiNiMnCoO2 (NMC)، LiFePO4 بطارية، LiNiCoAlO2 ووLi4Ti5O12.

تكنولوجيا البطاريات الجرافين

بطاريات الجرافين يساعد على تنظيف البطارية

خلايا البطارية الجرافين يمكن تقليل التأثير على البيئة

تكنولوجيا البطاريات الجرافين مشابهة لهيكل البطارية التقليدية، الذي فقد اثنين من أقطاب وحل بالكهرباء لتعزيز نقل أيون. والفرق الرئيسي بين البطاريات الحالة الصلبة والجرافين بطارية أن تكوين واحد أو كل من الأقطاب الكهربائية. حدثت تغييرات رئيسية على الكاثود، ولكن المصعد قد يكون أيضا المتآصلة الكربون المستخدمة.

والكاثود من البطارية التقليدية المواد الصلبة النقية، والقطب السالب خلية الجرافين المواد المركبة - خليط المادي من مادة معدنية صلبة والجرافين منه. محتوى المواد المركبة هو الجرافين قد تختلف اعتمادا على التطبيق المقصود. إضافة مبلغ القطب الجرافين عموما يعتمد على متطلبات الأداء، استنادا إلى المواد السلائف الصلبة وكفاءة القائمة و / أو ضعف.

الجرافين اختراق البطارية

الجرافين انفراج حقيقي بطارية الجرافين - خلط تفاعل كيميائي من أيونات الليثيوم، كما هو موضح بالتفصيل في هذا الدليل، الذي تم تضمينه في القطب السالب للبطارية ليثيوم الكبريت. لا النقي بطارية الجرافين الجرافين الكهربائي، تعدد الأقطاب على البطارية الجرافين هو مماثل لطريقة التصنيع التقليدية. بإضافة صياغة الجرافين الأقطاب، تم تحسين أدائها.

بشكل عام، وهي قاعدة غير العضوية من القطب لها حدودها، مثل مساحة السطح، والكثافة، والقدرات، ودورة الزمن، ومثل التوصيل أو السعة. الجرافين هو جزيء تنوعا، لديها العديد من الخصائص الفريدة ومرغوب فيه، وبالتالي يمكن استخدامها في العديد من الطرق، لأن الجرافين هو لا "حجم واحد يناسب الجميع" حل. يستخدم الجرافين لتعزيز المواد التقليدية لديها بالفعل العديد من المزايا، ولكنه يساعد على التغلب على القيود السابقة للبطارية، وتحسين أداء البطارية أو مدى الحياة.

الجرافين لديه القطب تعمل بطريقتين، ويستخدم واحد كوسيلة لدعم، والآخر كمادة مركبة / المواد المختلطة. كمادة الدعم، فإنه يساعد على الحفاظ على ترتيب أمر من أيون الجرافين المعدنية، والتي عادة ما يزيد من كفاءة القطب. كما إلكترود في المواد المركبة، والجرافين تلعب دورا مختلفا، كما أنها تشارك أكثر عادة في تعزيز التهمة نفسها، مع التوصيل الكهربائي عالية وبنية جيدة لتحسين سابقاتها في عدم الجرافين أوف أهمية.

التفاصيل التالية كيف الجرافين هو تطبيقات محددة بطارية تصبح ممكنة.

بطارية ليثيوم أيون

خلايا الجرافيت أصبحت بسرعة أكثر شعبية من بطارية الجرافيت من أي وقت مضى. الجرافين هي تقنية البطارية الجديدة، فإنه يمكن أن تزيد من كثافة القطب، والحد من دورة الزمن، ويمكن تمديد الوقت الشحن، وبالتالي زيادة عمر البطارية. وكانت البطارية الجرافيت ناضجة جدا، والعديد من الأشكال. الجرافيت وبالمثل، هناك أنواع مختلفة من الأقطاب الكهربائية وظيفية الجرافين derivatized، وجد الباحثون أنه بالمقارنة مع القطب الجرافيت النقي، أسلاك derivatized فوائد متعددة الجرافين.

خليط من أكسيد الجرافين المعدنية

كما هو موضح أعلاه، الجرافيت تاريخيا استخدمت كمادة الكاثود الأولية، والليثيوم أيون يهاجر إلى هيكل الآبار. ومع ذلك، الجرافين يكن لديك هذه القدرة. على العكس من ذلك، نظرا لمساحة كبيرة من سطح الجرافين، وأيونات الليثيوم التكثيف تخزينها من قبل سطح تحريض الترابط. عندما يكون هناك الجرافين أيونات الليثيوم المشتقة ومع ملزمة سطح functionalized، ملزمة يحدث يسببها عادة. قطب كهربائي الجرافين بالإضافة إلى مساحة أكبر، ولكن لديها أيضا الموصلية الكهربائية عالية.

وقد استخدمت العديد من أكاسيد المعادن تقليديا الموصلية البطارية المنخفضة، وانخفاض كثافة الطاقة الحجمية ويتم فقدان نقطة الاتصال وغيرها من العيوب. Alkenyl عن طريق خلط أكسيد المعادن مع مصفوفة الجرافيت، الفجوة بسبب التفاعل بين الأيونات ومصفوفة خلط قد تحسنت بشكل كبير، حل العديد من هذه المشاكل، والتوصيل الكهربائي يصبح أكبر.

لإعداد الجرافين - جزيئات أكسيد المعادن يخدم الجرافين الهجين كنموذج في عملية التوليف، منذ الجرافين لديها بنية التكرار المنتظم، وتوليد مصفوفة موزعة بشكل متجانس. كما يحد من هذه العملية النانوية تجميع، مساحة كبيرة لتعزيز هذا الاتهام الليثيوم والتفريغ النانوية.

وبالتالي، تحسين النقي القطب قاعدة الموليبدينوم قدرة محددة والأداء ركوب الدراجات. الجرافين - خلط القطب الموليبدينوم يمكن عرض ما يصل إلى 10 دورات 1100 mAhg1 الجبهة. حتى بعد 130 دورات، ظلت كثافة محددة الطاقة في 1000mAhg1.

الجرافين الكربون أنابيب / خليط الفوليرين

وإن لم يكن على نطاق واسع، ولكن يتكون القطب من الجرافين والأنابيب النانوية الكربونية و / أو لم يتحقق الفوليرين. 6-15 من الترقق طبقات القطب تتألف من طبقة واحدة من الجرافين كل والقدرات المحددة لها هو 540 mAhg1، نظرا لمساحة سطح أكبر، مقارنة مع أقطاب من الجرافيت، وهو تحسن كبير.

الجرافين ورقة كتبها تفريق الأنابيب النانوية الكربونية أو الفوليرين يمكن زيادة التباعد بين الجرافين. هذه مساحة إضافية لإنشاء تجويف إضافي هو أيون الليثيوم، بالمقارنة مع مكدس القطب الجرافين، وتصل إلى 40 زيادة القدرة محددة.

ليثيوم الكبريت بطارية الجرافين

بطارية ليثيوم الكبريت وجود منخفضة التكلفة، وسمية منخفضة، كثافة الطاقة من 2567 W ح المحتملين كغ-1، 5 مرات بطاريات الليثيوم التقليدية، بطاريات الليثيوم أيون قد يحل محل في التطبيقات التجارية. وبسبب هذا، فإنها تسببت في الكثير من اهتمام الناس.

ومع ذلك، بطارية ليثيوم الكبريت لديها العديد من عيوب كبيرة، ومنع دخولهم إلى سوق تجاري. الأول هو ترسب الأملاح غير العضوية في القطب السالب، لأن البطارية وهو قابل للذوبان للغاية مع المواد المتفاعلة. ملح ترسب أدى إلى الكفاءة coulombic منخفضة، والحد من فقدان الاستفادة من المواد الفعالة والكبريت دورة الحياة من القطب السالب.

المشكلة الرئيسية الثانية هي أن التوصيل من الكبريت المنخفضة أصلا. الجرافين كحامل لأيونات كبريتيد، ويزيل بعض المشاكل المتعلقة بطارية الكبريت نظرا لأن العديد من الخصائص المذكورة أعلاه يتم إنشاؤها، وجود الموصلية عالية، وقوة ميكانيكية جيدة، الكيميائية / الاستقرار الحراري، ومساحة كبيرة وهلم جرا. توفر مساحة عالية تشتت جيدة من الكبريت، الذي ينظم تعبئة أيونات كبريتيد، يتم منع تراكم كبريتيد على الكاثود. ويمكن أيضا أن جزيئات الكبريت تحميل تنتج الجرافين يمكن توليفها من قبل أسلوب.

يعتمد أداء البطارية الكبريت إلى حد كبير على تركيز القطب الكبريت (الجرافين فعال ونسبة الكبريت) - الليثيوم. من وجهة نظر الانتاج الكهربائي الحالي، أعلى ويفضل الكبريت الأداء الكهربائي. إلكترود التي تحتوي على 63 بالوزن من الكبريت ينتج 731 قدرة mAhg1 قد تصل إلى 1160 قدرة mAhg1. بعد 50 دورة، و700mAhg1 الاحتفاظ القدرات. هذا هو على الأقل الكبريت أخرى - مرتين الجرافين القطب، وإنما هي أيضا مستقرة جدا في دورة ارتفاع معدل. عندما الكبريت ملزمة لم تصل بعد كفاءة 100، يحدث تدهور بعض الخلايا.

ومع ذلك، بالمقارنة مع غير الجرافين مجموعة القطب الكبريت، الجرافين الكبريت المعارض الدعم الكهربائي تحسنا كبيرا.

الجرافين supercapacitor

سوبر مكثف هو سلعة ثمينة في مجال الالكترونيات، ويمكن تخزين أكثر من 1 مرات من الطاقة مكثف القياسية. يمكن المكثفات الفائقة تعمل في درجات حرارة منخفضة، وغالبا ما تستخدم بدلا من خلية كهروكيميائية.

واحدة من السمات الرئيسية من المواد supercapacitor قادرة على تشكيل طبقة مزدوجة الكهربائية. هذا الكهربائية طبقة مزدوجة مكثف (EDLC) المكثفات الفائقة أمر ضروري. يعمل supercapacitor هو الاستقطاب الكهربائي من قبل - تراكم تهمة اجهة المنحل بالكهرباء وبالتالي تخزين الطاقة. وكانت الكربون المنشط الطريقة التقليدية لاختيار القطب، ولكنه لا يعمل تحت ضغط عال.

مزايا الجرافين ومشتقاتها وجود لها مساحة سطح عالية محددة، الموصلية عالية، بنية مفتوحة الخلية، وانخفاض التكلفة وإمكانية الإنتاج؛ كلها على أداء لل supercapacitor.

الجرافين - أكسيد معدني كهربائي مركب

معدن أكسيد الجرافين الكهربائي

الموليبدينوم أكسيد أقطاب الجرافين

مقارنة مع القطب مكثف، الجرافين وأكسيد معدن القطب مركب قياسي يوفر مجالا جديدا للزيادات مكثف. أكاسيد المعادن الشائعة لها ZnO2، SnO2، Co3O4 وMnO2.

الجرافين المواد المركبة من ثاني أكسيد المنغنيز هو الأكثر واعدة، حيث أن حالة الأكسدة مختلفة من أيونات المنغنيز يجوز توظيف. الأكسدة رد فعل بين الثالث والرابع الدولة للدولة في حل بالكهرباء ينطوي على إدخال أيونات المعادن (مثل لي +، نا +)، الذي يسهم في تخزين الطاقة.

وبالإضافة إلى الأداء العالي إقحام أيون، وتنتج رقائق الجرافين أيضا مساحة كبيرة من الشبكة الموصلة، مما يساعد على زيادة تعزيز التفاعل بين البلازما والقطب. الجرافين - السعة الموليبدينوم المواد المركبة محددة هو 310Fg-1، ثلاث مرات الجرافين النقي أو القطب أكسيد المعادن. الجرافين - بعد عام 2000 دورات الموليبدينوم المواد المركبة، يمكن الحفاظ على نسبة السعة من 95.6.

كما هو موضح أعلاه، ويفضل ultracapacitor في بعض التطبيقات حاليا على خلية كهروكيميائية. ومع ذلك، مشكلة مع سوبر مكثف أقل كثافة الطاقة. يضاف الجرافين إلى القطب السالب في supercapacitor، لزيادة كثافة الطاقة، مع الحفاظ على كثافة الطاقة العالية. A سلبي القطب الجرافين أسلاك متناهية الصغر - تم وضع القطب الموجب supercapacitor الجرافين المواد المركبة. يتم التخلص مكثف غير المتماثلة في العمل الجهد من 2V، وهو ارتفاع كثافة الطاقة هو 30.4 Whkg-1.

كثافة الطاقة الجرافين السوبر مكثف وكثافة الطاقة هي أفضل من المكثفات الأخرى، لديها آفاق تطبيق واسع النطاق في مجال المكثفات الفائقة.

الجرافين بوليمر مركب الكهربائي

الجرافين البوليمر الكهربائي

الجرافين - القطب مركب البوليمر

في حين الجرافين - مركبات البوليمر وغيرها من المواد المركبة القائمة على الغرافيت مقارنة alkenyl عدم وجود الموصلية عالية، لديهم ارتفاع معدل المسؤول عن تصريف، والمرونة، وأداء المنشطات عالية. الجرافين - يتم مركب البوليمر من خلال تفاعل الحد من ن وع مخدر المؤكسد، وفي هذا رد فعل، الإلكترونات فقدت / إلى الحصول على تحويل الطاقة وتخزينها.

يتم تصنيعها أكسيد الجرافين والنيتروجين التي تحتوي على البوليمر الجرافين - أفضل المواد الكهربائي من المواد المركبة البوليمر. تعزز مجموعة وظيفية Polymerizable قوي تفاعل مركب بي-بي بين العنصرين، والذي يؤدي إلى مساحة أكبر وهيكل شبه مرنة، قد يحدث تشوه الميكانيكية خلال دورة المسؤول عن تصريف. هذه الجرافين - يمكن أن مركبات البوليمر عرض ما يصل إلى 531، و 2000 دورات FG-1 الاحتفاظ 74 من السعة.

الجرافين-CNT الكهربائي

بين الأنابيب النانوية الكربونية ورقة الجرافين الانحياز

وبطاريات ليثيوم أيون، كما يتم استخدام أنابيب الكربون النانوية لزيادة التباعد بين أحادي الطبقة الجرافين مختلفة. مقارنة مع طبقة واحدة من الجرافين، قد تكون انخفضت مساحة الجرافين الكهربائي متعدد الطبقات. من خلال إدخال الأنابيب النانوية في الأقطاب، والأقطاب يزيد من التوصيل وnanopores.

الأنابيب النانوية يمكن أن تستخدم لهيكل ثنائي الأبعاد أو ثلاثي الأبعاد من المواد القائمة على الجرافين، فإن متوسط نسبة السعة من 120 FG-1 و 386 FG-1 على التوالي. في الجرافين ثلاثي الأبعاد - أنابيب الكربون النانوية، بعد عام 2000 دورات، ويمكن زيادة السعة حتى بنسبة 20، مشيرا إلى أن هذه الأقطاب لها الاستقرار الكهروكيميائية جيدة.

الوقود الجرافين خلية

القطب الجرافين في خلية وقود

داخل قضية خلية الوقود

وخلافا للخلايا الوقود والخلية مكثف، لأنها تنتج الطاقة الكهربائية بدلا من الطاقة المخزونة. العديد من خلايا الوقود تحتوي على محفز من البلاتين، فإن تكلفة إنتاج هذه المواد الحفازة عالية جدا. من أجل تقليل تكلفة خلايا الوقود، والدعم حافزا البلاتين هو الكربون متماثل الحلقة خارج الرحم منه.

الجرافين هو الناقل محفز. أكسيد الجرافين وجود تشتت جيدة، مساحة كبيرة والتوصيل الكهربائي العالي (يقلل)، وبالتالي، لدمج المواد المركبة الجرافين المستخدمة في خلايا الوقود يمكن أن يكون تحسين سلامة وكفاءة الجهاز.

يستخدم الجرافين في بعض خلايا الوقود، للمساعدة في تعزيز أكسدة الميثانول. تبين أن الجرافين أكثر فعالية من الكربون الأسود، أنابيب الكربون النانوية والمتآصلة الكربون الأخرى. وتقدم ورقة الجرافين ثنائية الأبعاد مساحة نشطة أكبر من نقل الإلكترون / أيون، منذ يتعرض جانبي الورقة إلى حل داخل خلايا الوقود.

Alkenyl التوحيد سطح الجرافيت يمكن أيضا منع تجميع تسهيل توزيع موحد للجسيمات البلاتين على الناقل. يزيد العيوب السطحية هيكل الجرافين أيضا التفاعل بين الناقل وجسيمات البلاتين من الجرافين. البلاتين - بدعم الكثافة الحالية الجرافين من خلايا الوقود تصل إلى 0.12 مللي أمبير سم 2، على الأقل ثلاث مرات من أشكال الدعم الأخرى المعتمدة على الكربون.

بعد نيتروجين معالجة البلازما، يمكن مخدر الجرافين مع النيتروجين. النيتروجين مخدر مجموعة وظيفية سطح الجرافين، مما يجعل جزيئات البلاتين وجود أفضل تشتت وتأثير الزخرفية. مقارنة مع الجرافين undoped، الجرافين مخدر ديه الموصلية الكهربائية العالية والنشاط التحفيزي. المنشطات أكسيد الجرافين ليس ضعف المنشطات الجرافين الحالي.

تصميم التجارب - تجميع القائم على الجرافين الكهربائي بطارية

وهناك عدد من الجرافين ومجمع القائم على المعادن في الجرافين مركب غير عضوي طريقة القطب المتاحة. مع تطور هذا الميدان الجديد، تواصل وسائل جديدة لأن يخترع ونشرها. وحتى الآن، وتشمل هذه الأساليب في الموقع التهجين، في بلورة الموقع، والحد من المواد الكيميائية، الترسيب الكيميائي، سول - طريقة هلام، الأسلوب المائية، ترسب الكهروكيميائية، والتبخير الحراري، والذات الجمعية في الموقع، وهذا هو بعض من الأساليب الأكثر شيوعا .

كما هو الحال مع أي أسلوب، هناك دائما العديد من الطرق لتجميع المواد في حد ذاتها. كل غطاء غير واقعي، لذلك دعونا نلقي نظرة على بعض الطرق المحددة التي يمكن تطبيقها على الجرافين المواد المركبة، كما تستخدم إلكترود في مشاريع R & D بطارية الجرافين. القيم المستخدمة من التجارب المنشورة، نسبة للتوضيح فقط. يمكن تغيير عدد وحجم لتناسب أفضل تجربة معينة.

بطاريات ليثيوم الكبريت - الجرافين

الجرافين - ثيا وكيل إعداد - G / S وكيل الهجين هو المياه القابلة للذوبان وأكسيد الجرافين حراريا وحل الكحول للحد من الكبريت تجميعها CS2. وأضيف لفترة وجيزة، 15 مل ايثانول 50 مل مختلطة تشتت أكسيد الجرافين مائي ثم 3 مل CS2 تحتوي على 100، 150، و 200 ملغ من الكبريت الذائب (لضبط محتوى الكبريت من العينة) لالجرافين تشتت أكسيد . وقد أثار الخليط لمدة 90 دقائق، ثم ختم في مل الأوتوكلاف الفولاذ المقاوم للصدأ 80 تفلون مبطنة والمائية إلى 10 ساعة عند 180 C. يتم تنظيف الأسود اسطوانة هيدروجيل G / S مع الايثانول والماء المقطر، ثم تجميد المجفف هيدروجيل الرطب إلى الأخذ G / S الخليط.

يتم إعداد G / S الهجين (مسحوق) مع الهجين G / S (مسحوق) في ظل نفس الظروف الحرارية المائية، و 90 ملغ من مقحم - - الجرافين - thiating (مسحوق) الجرافيت التقشير إيني 150 ملغ من alkenyl الحد الحراري التقشير الجرافيت خلطه لإعداد هجين G / S (مسحوق). G / Smix تحت نفس الظروف، وغياب CS2، و- 50 مل من أكسيد الجرافين (GO) التفرق المائية، و 15 مل من الايثانول و 150 ملغ من مزيج الكبريت.

قطع الهجين G / S مضغوطة ومصبوب في بيليه دائري التي يبلغ قطرها 12MM، ومباشرة استخدامها بوصفها الكاثود. كتلة تحميل G / S القطب حوالي CM22mg. مختلطة G S59 S60 G يرصد (مسحوق) الكاثود من 90 بالوزن G S59 S60 G أو المختلط (مسحوق) مختلطة مع 10 بالوزن من فلوريد البولي فينيل الذائبة في الموثق N-ميثيل-2-pyrrolidone لتشكيل الطين، المغلفة رقائق الألومنيوم وتجفيفها في 70 C في ظل فراغ لمدة 12 ساعة. بين احباط الصحافة لفة مزدوجة لتشكيل الجسيمات قطر دائري من 12 ملم، والكاثود. بالكهرباء 1.0 M الليثيوم مكرر trifluoromethane sulfonimide في 1،3-ديوكسان و1،2-ثنائي ميثوكسي الإيثان (1: 1 من حيث الحجم) مع 0.5 بالوزن من LiNO3 مضافة.

وفيما يلي ثلاثة إضافية DOE الجرافين الكهربائي

من أجل إنتاج قطب الجرافين النقي، وقد فرقت مسحوق أكسيد الجرافين (100 ملغ) في الماء المقطر (30 مل)، sonicated لمدة 30 دقيقة. وضعت تعليق على طبق ساخن تسخينها إلى 100 درجة مئوية، وهيدرات الهيدرازين (3ML). أبقى تعليق لمدة 24 ساعة في 98 C، يتم تقليل أكسيد الجرافين خفض أكسيد الجرافين. وقد تم جمع الحد من أكسيد الجرافين عن طريق الترشيح، وترك مسحوق أسود. مسحوق مع الماء المقطر بعد الترشيح، وغسلها عدة مرات لإزالة الهيدرازين الزائد. بواسطة مسحوق الغرافين بالموجات فوق الصوتية هو إعادة فرقت في الماء. تم طرد الحل (4000 دورة / دقيقة لمدة 3 دقائق) لإزالة الجزيئات الكبيرة. الجرافين التي تم جمعها عن طريق الترشيح فراغ والمجففة في الخلاء. إذا كنت قد اشتريت RGO، يمكنك تخطي هذه الخطوة.

للانتاج الكهربائي، فرقت الجرافين في الإيثانول، حتى تركيز 0.2 mgmL-1. تم تصفيتها تعليق عن طريق الترشيح فراغ، جمعت على فلتر الصغيرة التي يسهل اختراقها. Alkenyl الجرافيت تصفيتها قطع التربيعية 1 2 سم (1 ملغ الوزن)، ويمكن استخدامه. المخزن المؤقت بالكهرباء التي يتم توصيلها إلى البطارية، القطب اختبار الجرافين.

وكان من خليط استعداد الجرافين القطب - تفاصيل الطريقة الثانية لبطارية ليثيوم أيون القطب الكوبالت. عند إعداد إلكترود، تم إضافة أكسيد الجرافين (0.1 غرام) خلات الكوبالت (350 ملغ) والماء منزوع الأيونات (400 مل) في. تم إضافة ملخص حل (3800L) والهيدرازين (250 L) ويحرك لمدة 4 ساعات و 100 درجة مئوية. بعد الانتهاء من محلول التفاعل وتصفيتها. 200 ساخنة لمدة 6 ساعات، أعيد تبلور-الحل.

يتم استخدام أسلوب آخر لإنتاج القصدير بطارية ليثيوم أيون - أنتجت nanoribbons الجرافين القطب مركب. للانتاج الكهربائي، وأضيف أنتجت nanoribbons الجرافين (GNR) (75 ملغ)، SnCl2. H2O (1.33g، 5.89 ملمول)، 2- pyrrolidinone (65 مل)، وشريط مغناطيسي ليجف القاع جولة قارورة. كان sonicated الحل لمدة 20 دقيقة ثم رجع لمدة 1 ساعة. تم تبريد السفينة إلى درجة حرارة الغرفة، وبين عشية وضحاها بالموجات فوق الصوتية في بيئة مفتوحة. مروي ثلاثة بمزيج من الاسيتون والماء، على مرشح غشاء تترافلوروإيثيلين (0.45m). المجففة لمدة 24 ساعة في الخلاء (60 ) في الكوارتز الفرن (500 درجة مئوية، وهارون الغلاف الجوي) صلب 2H. العائد النظري من 380 ملغ.

الجرافين المنتجات

ورقة نانو تجريد الجرافين البلازما

الجرافين نانو ورقة (من الناتج القومي الإجمالي) توفر أفضل أداء لبعض التطبيقات البطارية. الناتج القومي الإجمالي يمكن استخدامها بدلا من المواد الأخرى التي تعتمد على الكربون. الناتج القومي الإجمالي مع التوصيل الكهربائي والحراري الجيد والاستقرار الميكانيكية جيدة، يمكن أن توفر تعزيز الموصلية الكهربائية والميكانيكية قوة التعزيز، والمواد المركبة من انخفاض نفاذية.

ومقشر ورقة نانو الجرافين من قبل البلازما التي تم إنشاؤها. البلازما عملية التقشير يمكن أن تنتج GNP ذات جودة عالية، وعدد أقل من العيوب، وارتفاع التوصيل الداخلي. إن تعددية النانوية الجرافين من طبقات الجرافين، سمك عموما بين 3- 10nm، في ظل ظروف القص عالية (مثل طاحونة 3-لفة أو الخالط) قصم. وتشمل الناتج القومي الإجمالي وجود مجموعات وظيفية مختلفة النيتروجين، أوكسو، الفلورية والأحماض الأمينية. غير functionalized من الناتج القومي الإجمالي (تعامل الأرجون) يمكن أن تستخدم أيضا. عملية الإنتاج هي قابلة لل، لذلك لا يمكن أن تتحقق الناتج القومي الإجمالي وقدرة كبيرة في تطبيقات على نطاق أوسع.

أكسيد الجرافين (وكذلك انخفاض أكسيد الجرافين) على شكل مسحوق، تشتت أو تدور طلاء استخدامها. يتكون Cheaptubes أكسيد الجرافين عنصر من 35-42 الكربون، 45-55 من الأوكسجين و3-5 من الهيدروجين.

ويمكن استخدام المشتتات في مذيبات مختلفة ويتراوح تركيز. فيلم أكسيد الجرافين هو طبقة واحدة من تدور أكسيد الجرافين المغلفة على منتج الزجاج، وسمك النهائي من 5-20 نانومتر. لديهم أيضا مجموعة الموصلية 104-105 SM-1 ورقة المقاومة من 101-103 sq-1.

الأمراض القلبية الوعائية الجرافين فيلم

قد نمت الفيلم الجرافين على السيليكون والنحاس، PET، وغيرها من الركيزة الكوارتز. إذا كانت الجرافين العائمة من الركيزة متوافق مع المذيبات المستخدمة، وبعد ذلك يمكن نقلها على مختلف ركائز المقدمة من العميل، بحيث الجرافين يمكن أن يكون على ركيزة المودعة الطاقة المتجددة. كبديل لالجرافين يمكن استخدام موصل أنابيب الكربون المضافة المركبة. لتحسين كفاءة تصميم يثيوم أيون القطب. كما خليط من أسود الكربون والكربون الأنابيب النانوية، بعد تهمة والتفريغ المتكررة، التي يمكن أن تحسن من كثافة الاستفادة من القطب (بنسبة 10)، والقدرة على الاحتفاظ السعة دون مهينة. المضافات يحتوي على الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران مع أسود الكربون محددة مختلطة. ويمكن استخدام هذه الإضافات لأقطاب الإيجابية والسلبية للبطارية. لالكاثود عادة 2-3 بالوزن، 1-2 بالوزن لالأنود.

استنتاج

البطاريات القائمة على الجرافين، أصبحت بسرعة في كفاءة يمكن مقارنة مع البطارية الحالة الصلبة التقليدية. وجود فوائد إضافية من الجرافين في القطب مفيد، حتى لو لم تكن فعالة. للبطارية مع كفاءة مماثلة، وبطارية الجرافين هو خيار مثالي، وهذا هو السبب العلماء يحاولون تعزيز وتطوير هذا النوع من البطاريات. بدأوا في كسب القوة الدافعة في السوق التجارية، فإنه لن يمر وقت طويل قبل أن تصبح المعيار والتخلص من البطارية الحالة الصلبة.

استشهد التنبؤ مؤخرا: "بحلول عام 2022، ومن المتوقع السوق بطارية الجرافين العالمي لتصل إلى 115 مليون $ خلال نمو سنوي مركب توقعات 38.4". وتشير التقديرات إلى أن صناعة السيارات سوف تهيمن على السوق خلال الفترة بأكملها. جغرافيا، ومن المتوقع أن تصبح السوق الرئيسية في عام 2016، ومساهمة الإيرادات من حوالي 38 أوروبا. "

مع تزايد الطلب العالمي على الطاقة، وتحسين جهاز تخزين الطاقة مع الحد من استخدام البطارية والآثار البيئية السلبية ذات الصلة المستهلك هو الهدف النبيل، كما شدد على دعم هذا الهدف. آمل أن يكون هذا سوف تساعدك على فهم البطارية الجرافين الاتجاهات البحثية الحالية، وتلهمك للبدء في تطوير بطارية الجرافين.

لا أعيد طبعه من الجمهور المقال: رادار الجرافين