顆粒在線訊：印度理工學(xué)院 (IIT) 的Ashok Kushwaha等研究人員在《ACS Appl. Energy Mater》期刊發(fā)表名為“Inkjet-Printed Environmentally Friendly Graphene Film for Application as a High-Performance Anode in Li-Ion Batteries”的論文，研究報告了一種使用噴墨印刷技術(shù)制造石墨烯薄膜電極的簡單方法，用作鋰離子電池中的陽極。

通過使用乙基纖維素作為穩(wěn)定劑和乙醇作為溶劑通過“溶劑剝離”技術(shù)從石墨中剝離獲得石墨烯納米片。通過在“綠色溶劑”中加入石墨烯納米片而不添加任何添加劑（如炭黑）來制備石墨烯墨水。將制備好的石墨烯墨水噴墨印刷到玻璃基板上，并且印刷的層數(shù)不同。結(jié)果表明，印刷石墨烯薄膜電極的電導(dǎo)率一直增加到八層，此后趨于穩(wěn)定。石墨烯油墨也被印刷在銅箔（作為集電器）上以測試其電化學(xué)性能。我們觀察到印刷電極通過“本體”和表面存儲過程的組合存儲鋰離子，表現(xiàn)出快速的鋰化/脫鋰動力學(xué)，并且在多次放電/充電循環(huán)中保持結(jié)構(gòu)/電化學(xué)穩(wěn)定性。

圖 1. 石墨烯薄膜電極通過噴墨印刷的制造過程示意圖，用作鋰離子電池

圖2、石墨和石墨烯脫落/乙基纖維素粉末的X射線衍射圖譜，F(xiàn)TIR 光譜，拉曼光譜

圖3. (a) 石墨烯納米片的原子力顯微鏡 (AFM) 圖像，以及 (b) 在邊緣獲得的高度輪廓。(c) 石墨烯薄膜的薄層電阻隨印刷循環(huán)次數(shù)（表示為印刷次數(shù)）的變化。(d) 電阻 Δ R / R (%) 隨聚酰亞胺基板上不同印刷石墨烯層的循環(huán)次數(shù)的變化。

圖4. (a) 預(yù)退火和 (b) 后退火（在 350 °C）條件下（在較低和較高放大倍數(shù)下）打印的石墨烯薄膜的 SEM 圖像。(c) 退火前和 (d) 退火后石墨烯薄膜在較低和較高放大倍數(shù)下的 TEM 圖像，以及相應(yīng)的選定區(qū)域衍射圖。

圖 5. 使用印刷的預(yù)退火和后退火石墨烯薄膜獲得的 XPS 光譜，分別顯示（a 和 b）C 1s 和（c 和 d）O 1s 光譜。

圖6、 (a) 在 0.1 到 10 mV/s 之間的電位掃描速率下用印刷石墨烯薄膜電極獲得的循環(huán)伏安圖。

(b) log( i ) 與 log(ν) 的關(guān)系圖，用于確定對應(yīng)于 ~2.6 和 ~0.25 V 的陽極電流響應(yīng)的參數(shù)b的值（作為幾個例子）。

(c) 在用于以一種掃描速率（即 5 mV/s）進(jìn)行循環(huán)伏安法的整個電位窗口上繪制表面電荷存儲（如藍(lán)色填充區(qū)域）和擴(kuò)散控制的大容量存儲的相對貢獻(xiàn).

(d) 電容和擴(kuò)散對掃描速率的貢獻(xiàn)率。

總體而言，使用乙基纖維素穩(wěn)定劑制備的石墨烯墨水獲得的噴墨印刷的大面積連續(xù)石墨烯薄膜被發(fā)現(xiàn)有望直接用作鋰離子電池的負(fù)極，也適用于需要高能量的應(yīng)用作為高功率密度。從更廣泛的角度來看，石墨烯墨水的制備和在不同基板上制造具有可控厚度和導(dǎo)電性的高質(zhì)量噴墨印刷石墨烯薄膜相關(guān)的發(fā)現(xiàn)可能有助于各種重要應(yīng)用，包括柔性設(shè)備和能量存儲系統(tǒng)。