1.石墨烯負極材料

石墨烯由于其獨特的二維結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的電子傳輸能力以及超大的比表面積等優(yōu)勢極有潛力替代石墨成為新一代鋰離子電池負極材料。石墨烯的儲鋰機制與其他碳質(zhì)相似，充電時鋰離子從正極脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入碳材料層間形成形成Li2C6，放電時鋰離子脫出返回正極。由于石墨烯的特殊二維結(jié)構(gòu)，當(dāng)其片層間距大于0.7nm時，石墨烯的兩面都可以存儲鋰離子，同時由于石墨烯有褶皺存在也可以進行存鋰，所以理論上其容量可能是石墨的兩倍，高于744mAh/g。

另外，石墨烯多為微納米尺寸，遠小于體相石墨，使得Li離子的擴散路徑變短，石墨烯的層間距通常也遠遠大于石墨，也為鋰離子的傳輸供應(yīng)了更多的通道。因此較之石墨，以石墨烯為負極更加有利于提高電池性能。從石墨烯電池的概念提出以來，很多學(xué)術(shù)研究成果表明石墨烯鋰離子電池可逆容量可達500mAh/g以上，以及具有出色的倍率性能。實驗室條件下制備的鋰電負極多采用CVD法、水合肼還原、真空抽濾和冷凍干燥法等等制備石墨烯，或為片狀或為空心球狀，各不相同。

2.石墨烯作為導(dǎo)電劑

導(dǎo)電劑的首要用途是提高電子電導(dǎo)率，由于電解液是離子導(dǎo)電的，而電子是無法傳導(dǎo)的，故導(dǎo)電劑是促進電子快速穿過活物質(zhì)到達集流體。另外，導(dǎo)電劑也可以提高極片加工性，促進電解液對極片的浸潤，降低電阻率，從而提高鋰離子電池的使用壽命。

目前常用的導(dǎo)電劑有SP、乙炔黑等，傳統(tǒng)炭黑為球狀，將其與活物質(zhì)混合時更易相互混合均勻，但是其接觸形式為點點接觸，限制了導(dǎo)電用途的發(fā)揮，新增了導(dǎo)電劑添加量。而是石墨烯是片狀結(jié)構(gòu)，與活性物質(zhì)的接觸為點-面接觸，可以最大化的發(fā)揮導(dǎo)電劑等用途，減少導(dǎo)電劑的用量，從而可以多使用活性物質(zhì)，提升鋰離子電池容量。但是石墨烯的片狀也是它的弊端所在，片狀的石墨烯在溶劑中更難分散，更易團聚在一起，反倒要新增石墨烯的用量。同時，其片狀結(jié)構(gòu)不利于鋰離子的擴散，造成電芯內(nèi)阻增大，電池失效加快。

理論上，石墨烯的超快導(dǎo)電性能夠提高電池的倍率性能，但是事實是石墨烯的單片層結(jié)果阻礙了鋰離子的擴散，尤其是在大倍率充放電時電池內(nèi)部極化加重，電池放電容量降低。相關(guān)研究表明，在低倍率放電條件下，用石墨烯部分替代導(dǎo)電炭黑能夠一定程度上降低導(dǎo)電劑用量，提高電池能量密度，過猶不及。