成果简介
天然石墨的液相剥离是制备石墨烯的有效工业解决方案。然而，许多国家已将天然石墨确定为战略资源，并限制其开采。本文，江西理工大学Sheng-Wen Zhong等在《Carbon Letters 》期刊发表名为“A sandwich-like CMC-based/graphene/CMC-based conductive agent prepared from needle coke for high-performance LiFePO4 batteries”的论文，研究利用丰富且容易获得的针状焦（NC）作为石墨烯剥离前驱体，羧甲基纤维素钠（CMC）作为分散剂，通过液相剥离、冷冻干燥和高温石墨化制备了夹层结构的导电石墨化NC纳米片（GNCNs）。
CMC可增强导电剂的吸液和截留能力，提高锂离子的迁移率。高度有序的石墨烯层可以加速电子的传输。添加了 0.4 wt% CMC 的 GNCNs 在磷酸铁锂（LFP）电池中表现出良好的速率性能（5 °C 时 144.6 mAh g-1）和高循环稳定性（1 °C 下循环 200 次后 96.2%）。而传统的 Super-P (SP) 导电剂则表现出较低的速率性能（5 °C 时为 113.9 mAh g-1）和循环性能（1 °C 下循环 200 次后为 89.9%）。这项研究提供了一种选择石墨烯前驱体的新方法，并有望应用于高性能 LEP 电池的导电添加剂。
图文导读
图1、GNCN材料制备与应用的示意图
图2、针状焦剥离示意图;CMC添加使针状焦通过空间电位电阻和静电排斥的双重作用而剥离和分散
图3、不同CMC含量剥离针状焦原料和针状焦原料的X射线衍射（XRD）衍射光谱
图4、粉末的SEM图像
图5、GNCN的AFM图像
图6、NC和GNCN的拉曼光谱
图7、添加不同导电剂的LFP电极的电化学性能
小结
综上所述，本研究以NC为原料，CMC为分散剂，通过剥离分散、冷冻干燥、高温石墨化等工艺，成功制备了一种夹层结构的CMC基/石墨烯/CMC基导电剂GNCNs。将 GNCNs 应用于磷酸铁锂电池时，外层 CMC 的微裂解增强了导电剂对电解液的吸附和储存，促进了锂离子在电极内的快速转移。中间层的石墨烯具有高度有序的碳平面结构，使电子能够在电极中高速传导。因此，添加了 0.4 wt% CMC 的电极在 1 °C 电流密度下循环 200 次后显示出 96.2% 的高循环稳定性，在 5 °C 倍率放电条件下显示出 144.6 mAh g-1 的比容量，显示出其在高性能锂离子电池中的巨大潜力。下一步，可对夹层结构进行合理设计，以提高其机械性能、耐高温性能和锂离子电池的整体性能。
文献：https://doi.org/10.1007/s42823-023-00584-2
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