全國(guó)氧化石墨烯改性

當(dāng)今世界面臨著嚴(yán)峻的環(huán)境與能源挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)能源如煤、石油的不斷消耗以及環(huán)境的日益惡化嚴(yán)重影響了人類的日常生活以及社會(huì)的正常發(fā)展。因而開(kāi)發(fā)更為高效與環(huán)境友好的能源設(shè)備越來(lái)越得到人們的強(qiáng)烈關(guān)注。為**的初代鋰離子二次電池以其在能量密度與操作電壓上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鉛酸與鎳鎘電池的優(yōu)勢(shì)，迅速應(yīng)用于便攜電子設(shè)備電池市場(chǎng)。其后，隨著具有環(huán)境友好、成本低廉、循環(huán)性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢(shì)的以磷酸鐵鋰為**的正極材料的報(bào)道［6，7］，鋰離子二次電池的應(yīng)用也擴(kuò)展到混合動(dòng)力汽車與純電動(dòng)汽車領(lǐng)域。然而目前鋰離子電池電極材料還存在著諸多問(wèn)題，如較低的電子電導(dǎo)率與鋰離子遷移效率、嵌脫鋰過(guò)程中巨大的體積變化、電極材料與電解液的副反應(yīng)造成的容量損失以及活性物質(zhì)不可逆的結(jié)構(gòu)變化制約材料的循環(huán)穩(wěn)定性等。另外，由于目前常用的鋰離子電池正極材料固有的理論容量限制，實(shí)際應(yīng)用的鋰離子電池的比能量密度很難突破250Wh/kg［8］，因而難以滿足其在高比能量電池領(lǐng)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。在這種背景下，鋰硫電池作為一種新的電化學(xué)儲(chǔ)能體系，以其超高的理論能量密度(2600Wh/kg)以及單質(zhì)硫儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好的特點(diǎn)，成為高比能二次電池的研究熱點(diǎn)。常州第六元素的子公司南通第六元素的生產(chǎn)規(guī)模在國(guó)內(nèi)居首。全國(guó)氧化石墨烯改性

**近幾年，國(guó)內(nèi)外在石墨烯基薄膜散熱方面取得了積極進(jìn)展，接下來(lái)需要科學(xué)家和工業(yè)界一起努力，將石墨烯基薄膜應(yīng)用在實(shí)際器件熱管理中。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)石墨烯基薄膜的機(jī)構(gòu)超過(guò)20家。國(guó)內(nèi)如哈爾濱工業(yè)大學(xué)杜善義院士團(tuán)隊(duì)制備出三維石墨烯基散熱材料，由哈爾濱赫茲新材料科技有限公司投資1500萬(wàn)元，年可生產(chǎn)石墨烯散熱片60萬(wàn)片，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值3000萬(wàn)元。東旭光電、廈門烯成石墨烯科技有限公司、深圳六碳科技有限公司、北京石墨烯散熱膜片研發(fā)有限責(zé)任公司、貴州新碳高科有限責(zé)任公司、常州富烯等在石墨烯導(dǎo)熱膜產(chǎn)業(yè)化方面也取得了積極進(jìn)展。國(guó)外的如瑞典的斯瑪特高科技股份有限公司（SHT，SmartHighTechAB）在石墨烯導(dǎo)熱膜方面也有自己獨(dú)特的技術(shù)，據(jù)報(bào)道，SHT公司的石墨烯薄膜熱導(dǎo)率已超過(guò)現(xiàn)有石墨薄膜的熱導(dǎo)率。上海生產(chǎn)氧化石墨烯銷售廠氧化石墨烯是制備導(dǎo)熱膜的主要原料。

提升材料的分散能力與復(fù)合結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。通過(guò)均勻分散與活性材料達(dá)到良好的電化學(xué)接觸是碳納米管與石墨稀在用作導(dǎo)電添加劑與復(fù)合導(dǎo)電結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)揮性能的關(guān)鍵。特別是在鋰硫電池中，一般所制備的碳硫復(fù)合電極中碳材料的含量往往超過(guò)30%，嚴(yán)重影響了所制備硫電極的實(shí)際比容量性能，因而需要通過(guò)提高碳材料的分散能力與復(fù)合電極的制備技術(shù)以在高硫負(fù)載率下，仍能保證復(fù)合電極較高性能的發(fā)揮。(3)開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用模式。對(duì)碳納米管與石墨烯的應(yīng)用可不限于其本身，而是通過(guò)諸如碳納米管與石墨烯的復(fù)合或兩者與其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的復(fù)合，以不同材料間的協(xié)同作用來(lái)構(gòu)筑更為完善的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。同時(shí)也通過(guò)降低碳納米管與石墨烯在電極中的使用量，有效降低材料的應(yīng)用成本。

從實(shí)際應(yīng)用的角度看，石墨烯需要和基板接觸，因此，減少石墨烯薄膜和基板之間的接觸熱阻是石墨烯熱管理應(yīng)用必須考慮的問(wèn)題。單層或少數(shù)層石墨烯和基板之間的范德華力可以保證石墨烯和基板之間很好的熱耦合[42]。但是石墨烯薄膜由于厚度較大，范德華力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足熱從基板傳遞到石墨烯薄膜上。傳統(tǒng)的連接基板和散熱片之間的導(dǎo)熱膠由于體積和熱導(dǎo)率較低的原因，已經(jīng)滿足不了實(shí)際應(yīng)用的需求，必須采用共價(jià)鍵等其他的方式，以增強(qiáng)熱傳遞的效率。本團(tuán)隊(duì)在這方面做了一些探索性的工作，主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，引入功能化分子后，熱點(diǎn)的散熱效果提高了近1倍石墨烯適用于鋰離子電池正負(fù)極材料導(dǎo)電添加劑，可有效提高電池能量，改善循環(huán)壽命和倍率性能。

石墨經(jīng)過(guò)氧化處理后得到氧化石墨，氧化石墨仍保持石墨的層狀結(jié)構(gòu)，但在每一層的石墨烯單片上引入了許多氧基功能團(tuán)。這些氧基功能團(tuán)的引入使得單一的石墨烯結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。鑒于氧化石墨烯在石墨烯材料領(lǐng)域中的地位，許多科學(xué)家試圖對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)和準(zhǔn)確的描述，以便有利于石墨烯材料的進(jìn)一步研究，雖然已經(jīng)利用了計(jì)算機(jī)模擬、拉曼光譜，核磁共振等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，但由于種種原因(不同的制備方法，實(shí)驗(yàn)條件的差異以及不同的石墨來(lái)源對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)都有一定的影響)，氧化石墨烯的精確結(jié)構(gòu)還無(wú)法得到確定。大家普遍接受的結(jié)構(gòu)模型是在氧化石墨烯單片上隨機(jī)分布著羥基和環(huán)氧基，而在單片的邊緣則引入了羧基和羰基。**近的理論分析表明氧化石墨烯的表面官能團(tuán)并不是隨機(jī)分布，而是具有高度的相關(guān)性。高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料的電導(dǎo)率可以達(dá)到108-118 % IACS，高于單晶銅和銀的電導(dǎo)率。上海生產(chǎn)氧化石墨烯銷售廠

氧化石墨烯還可以應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料的復(fù)合、催化劑負(fù)載等。全國(guó)氧化石墨烯改性

石墨烯是碳材料家族的新成員，它是由碳原子以sp2雜化軌道組成的只具有一個(gè)原子層厚度的單層片狀結(jié)構(gòu)材料。同碳納米管一樣，石墨烯也以其諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于儲(chǔ)能電池領(lǐng)域:(1)石墨烯具有極高的比表面積，其理論值高達(dá)2600m2/g［16］，這使得石墨烯基復(fù)合電極有著很好的電解液相容性;(2)石墨烯的電導(dǎo)率遠(yuǎn)超其他碳材料，以石墨烯為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的復(fù)合電極材料可以發(fā)揮優(yōu)異的倍率性能;(3)石墨烯衍生物如氧化石墨烯(GO)與還原氧化石墨烯(ＲGO)上含有的大量官能團(tuán)與缺陷位可以作為多種金屬及金屬氧化物納米粒子的生長(zhǎng)位點(diǎn)。這種由石墨烯矩陣組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以有效的抑制納米電極材料在充放電過(guò)程中的團(tuán)聚現(xiàn)象及電極巨大的體積變化，從而增強(qiáng)電極材料的容量保持率與循環(huán)穩(wěn)定性。全國(guó)氧化石墨烯改性