Grafeneè un materiale bidimensionale in cui gli atomi di carbonio sono periodicamente disposti in un reticolo esagonale con legami ibridi SP2. Il grafene è spesso un solo atomo di carbonio e ha eccellenti proprietà fisiche come una vasta superficie specifica teorica, un'elevata mobilità elettronica, un'elevata conduttività termica, un alto modulo di Young, ecc., in modo da poter mostrare un potenziale valore applicativo in molti campi come meccanica, stoccaggio dell'energia, catalisi, dispositivi elettronici e trattamento ambientale.
Il grafene emergente ha unità strutturali simili ai nanotubi di carbonio e ha la stessa eccellente conduttività elettrica. Allo stesso tempo, la struttura planare bidimensionale consente di formare un contatto punto a superficie con le particelle di materiale catodo. Pertanto, si prevede che sostituisca i nanotubi di carbonio o li usi in combinazione con nanotubi di carbonio nel campo delle batterie agli ioni di litio e aumenti la densità di potenza delle batterie riducendo la resistenza al contatto.
In questa fase, l'applicazione del grafene nel campo delle batterie agli ioni di litio è concentrata principalmente sul mezzo conduttivo sul lato dell'elettrodo positivo, piuttosto che sul materiale dell'elettrodo principale. Tuttavia, a causa dell'enorme mercato delle batterie agli ioni di litio per l'energia elettrica pura e delle batterie start-stop per l'alimentazione ibrida, la domanda di grafene in questo campo è ancora considerevole.
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