石墨烯在鋰電池電極材料有哪些應用？
  石墨烯是近年來研究較多的一種新型材料，具有良好的導電性能和倍率性能，將其應用
于鋰離子電池負極材料中，可以大幅度提高負極材料的電容量和大倍率充放電性能。
石墨烯是一種單原子層厚度的石墨材料，具有*的二維結構和優(yōu)異的電學堯力學以及
熱學性能。理想的石墨烯其所有碳原子均暴露在表面,是真正的表面性固體, 具有超大的比表
面積(2630m·2 g -1 )，同時具有良好的導電性和導熱性,是很有潛力的儲能材料。
在鋰離子電池應用方面，石墨烯材料有其*的優(yōu)勢:
(1) 石墨烯具有優(yōu)良的導電和導熱特性,亦即,本身已具有了良好的電子傳輸通道,而良好
的導熱性能也確保了其在使用中的穩(wěn)定性；
(2)聚集形成的宏觀電極材料中,石墨烯片層的尺度在微納米量級,遠小于體相石墨,使得
Li+在石墨烯片層之間的擴散路徑較短；而且片層間距也大于結晶性良好的石墨,更有利于
Li+的擴散傳輸。
（3）因此,石墨烯基電極材料同時具有良好的電子傳輸通道和離子傳輸通道,非常有利于
鋰離子電池功率性能的提高。
通過優(yōu)化石墨烯復合材料的微觀結構，例如夾層結構或石墨烯片層包覆結構，可進一步
提高材料的電化學性能。在正極復合材料中，石墨烯形成的連續(xù)三維導電網(wǎng)絡可有效提高復
合材料的電子及離子傳輸能力。此外，相比于傳統(tǒng)導電添加劑，石墨烯導電劑的優(yōu)勢在于能
用較少的添加量，達到更加優(yōu)異的電化學性能。
現(xiàn)有的研究表明，純石墨烯材料由于循環(huán)庫侖效率低、充放電平臺較高以及循環(huán)穩(wěn)
定性較差，并不能取代目前商用的碳材料直接作為鋰離子電池負極材料使用。這主要是由于
石墨烯較大的比表面積會導致材料與電解質(zhì)接觸面積大，材料中存儲的鋰離子與電解質(zhì)分子
會發(fā)生不可逆反應形成 SEI 膜。同時，碳材料表面殘余的含氧基團與鋰離子發(fā)生不可逆副反
應，填充碳材料結構中的儲鋰空穴，造成可逆容量的進一步下降。此外，石墨烯片層極易聚
集堆積成多層結構，從而喪失了其因高比表面積而具有的高儲鋰空間的優(yōu)勢。但石墨烯可以
作為一種優(yōu)異的基體材料在復合電極材料中可發(fā)揮更大的作用。
由于將石墨烯應用于鋰離子電池可以解決傳統(tǒng)鋰電池能量密度和功率密度難以兼得的
問題，石墨烯在鋰離子電池中應用是一個非常有前途的方向。石墨烯可以在多個方面應用于
鋰電池中，比如石墨烯復合負極材料，如硅碳復合負極材料；也可以作為鋰電池正負極材料
的導電添加劑，還可以涂覆于鋁箔集流體上，形成石墨烯功能涂層鋁箔石。近年來，我國已
有不少企業(yè)從事這方面的研究，并取得了積極進展。

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