鋰電池負(fù)極材料石墨烯的優(yōu)勢(shì)

1.石墨烯片層柔韌，可有效緩沖金屬類電極材料的體積膨脹;

2.石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能可以增強(qiáng)金屬電極材料的電子傳輸能力;

3.石墨烯表面的活化核點(diǎn)能控制在其表面生長(zhǎng)的金屬氧化物顆粒保持在納米尺寸，改善材料的倍率性能;

4.復(fù)合材料的比容量相對(duì)于純石墨烯有較大提高;

新型鋰電池負(fù)極材料石墨烯的應(yīng)用前景

以石墨烯為負(fù)極材料的電池儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的3倍，用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里，而充電時(shí)間不到8分鐘。擁有如此優(yōu)良性能的石墨烯電池成本并不高。比一般鋰離子電池低77%，完全在消費(fèi)者承受范圍之內(nèi)。

在正極復(fù)合材料中，石墨烯二維高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的電子傳輸能力，能有效改善正極材料的導(dǎo)電性能，提高鋰離子的擴(kuò)散傳輸能力。相比于傳統(tǒng)導(dǎo)電添加劑，石墨烯導(dǎo)電劑的優(yōu)勢(shì)在于能用較少的添加量，達(dá)到更優(yōu)異的電化學(xué)性能。

純石墨烯材料由于首次循環(huán)庫(kù)侖效率低、充放電平臺(tái)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(fù)極材料使用。但石墨烯可以作為一種優(yōu)異的基體材料在鋰電池復(fù)合電極材料中發(fā)揮更大的作用。將石墨烯與天然石墨、碳納米管、富勒烯等碳材料復(fù)合，能利用石墨烯的特殊片層結(jié)構(gòu),改善材料的力學(xué)性能和電子傳輸能力。同時(shí),摻雜后的石墨烯片層間距增大，提供更多的儲(chǔ)鋰空間。

應(yīng)用前景從石墨烯的生產(chǎn)工藝來(lái)看

石墨烯的制備方法有溶劑熱法、高溫還原、光照還原、外延晶體生長(zhǎng)法、微波法、電弧法、電化學(xué)法等，機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法、氧化-還原法、溶劑剝離法。其中較為常見的是機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法、氧化-還原法和溶劑剝離法。

機(jī)械剝離法：

當(dāng)年Geim研究組就是利用3M的膠帶手工制備出了石墨烯的，但是這種方法產(chǎn)率極低而且得到的石墨烯尺寸很小，該方法不具備工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。

化學(xué)氣相沉積法：

主要用于制備石墨烯薄膜，高溫下甲烷等氣體在金屬襯底表面催化裂解沉積然后形成石墨烯，化學(xué)氣相沉積法的優(yōu)點(diǎn)在于可以生長(zhǎng)大面積、高質(zhì)量、均勻性好的石墨烯薄膜。但缺點(diǎn)是成本高工藝復(fù)雜存在轉(zhuǎn)移的難題，并且生長(zhǎng)出來(lái)的一般是多晶。