鋰電池負(fù)極材料石墨烯的優(yōu)勢

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能控制在其表面生長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)極材料的電池儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的3倍，用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而充電時間不到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(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,摻雜后的石墨烯片層間距增大，提供更多的儲鋰空間。

應(yīng)用前景從石墨烯的生產(chǎn)工藝來看

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)點在于可以生長大面積、高質(zhì)量、均勻性好的石墨烯薄膜。但缺點是成本高工藝復(fù)雜存在轉(zhuǎn)移的難題，并且生長出來的一般是多晶。