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哈爾濱工業大學Yejun Qiu課題組--用于輕質高能量鋰離子電池的石墨烯修飾聚合物柔性材料
   為了徹底改變未來的電子和電動汽車,需要高能量密度的輕質電池,因此,一種能夠攜帶高能量的輕質柔性材料是當前的需要。在此,本文使用激光誘導的石墨烯泡沫(LIGF),生長在聚酰亞胺上,直接作為鋰離子電池的自無粘結陽極材料。最終生長在聚酰亞胺一側的LIGF上的電子遷移使其可以直接作為器件注入,為了證明這個概念,將使用了一個折疊的LIGF樣品作為陽極。由于石墨化的改善,在400℃退火時,生長的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次循環后仍保持穩定的倍率性能,平均庫侖效率為99%。電化學阻抗譜結果表明,樣品退火后起其電導率隨之增加,有利于在非導電聚合物一側上實現更快的電子流動。本研究為未來基于LIGF的輕量鋰離子電池的發展鋪平了道路,同時也使可穿戴的柔性高能量密度存儲設備成為可能。

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

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


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LIGF的混合納米片和納米棒。生長 LIGF上的單個(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(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為陽極,掃描速率為2 mVs-1LIBCV曲線。(c)生長的LIGF和退火后的LIGF100 μAcm-2下循環100次的性能和對應的庫侖效率。(d)C1C2C3C4C5處生長的LIGF和退火樣品的倍率性能。(e)首次循環后,生長和退火的LIGFNyquist圖。
   相關研究成果于2019年由哈爾濱工業大學Yejun Qiu課題組,發表在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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