集流体

本文的石墨烯箔材具有超高的导热系数，高达1400.8 W m-1 K-1，比Al和Cu箔高出约一个数量级。采用NCM811||石墨电极材料组装的软包电池具有更快的散热性能，能够有效消除电池内部的局部热集中，避免了快速放热的铝热反应和氢气析出反应，这些反应是导致铝集流体电池组热失控传播的关键因素。这种快速热响应和轻质的石墨烯集流体的设计将确保锂离子电池在安全范围内以更高的输出能量运行，并在极端恶劣的滥用条件下依旧保持安全。

所制备的石墨烯集流体具有大晶粒（61.18 nm）、高三维（3D）有序度（90.6% AB Bernal 堆积）和良好的层间排列，因此具有出色的轻质（1.57 mg cm-2）、优异的热导率（1531.7 W m-1 K-1）、高电导率（1.09 × 106 S m-1）、优异的柔韧性（30 000 次弯曲）和阻燃性。

研究发现，不同处理方法的集流体表面成分变化不大，但表面形貌变化明显。使用回收的Al集流体的电池在低倍率时与使用原始Al的电池容量非常相似，但在较高倍率时容量较低。使用回收Cu集流体的电池在较宽的倍率范围内表现出几乎与使用原始Cu的电池相同的容量。

在有机电解质中的稳定性是锂电池集流体应用塑料聚合物基材的一个关键标准。基于我们的研究结果，塑料集流体对有机电解质是惰性的，但对石墨烯薄膜有良好的附着力。

这项工作利用PECVD直接在商用铝箔上生长富缺陷石墨烯修饰层，制造稳定的负极集流体用于无负极钾金属电池。石墨烯修饰层的缺陷赋予了较高的表面能，确保了高度光滑和有序的钾金属沉积/剥离过程。石墨烯修饰层通过与天然氧化物层的化学键与衬底紧密附着，提高了改性层的长期耐久性。因此，无预钾镀层的Al@G半电池可以在4.0 mA cm-2的电流密度下工作，且循环容量可达到4.0 mAh cm-2。在0.5 mA cm-2的电流密度下，循环寿命长达1000小时。在0.1-2.0 mA cm-2的电流周期性波动中稳定循环750小时。最后，将Al@G作为负极集流体，构建了新型无负极钾金属电池。该研究的结果为合理设计负极集流体上的修饰层，以实现先进的无负极钾金属电池提供了见解。

中技烯米是佛山市级及广东省的工程技术研究中心单位和广东省电池行业协会核心专家及专家委员会委员，也是行业内知名的科技型的国家高新技术企业、佛山市专精特新企业，其石墨烯集流体方面的研发，填补了国内新能源材料的空白。