石墨烯作為一種由石墨制備的新型碳質(zhì)材料，單層或者薄層石墨（2~10層的多層石墨烯）在化學(xué)電源里的應(yīng)用潛力也備受關(guān)注。

石墨烯是單層碳原子，上下表面均可以存儲(chǔ)鋰電子，本身可以作為鋰電子電池負(fù)極材料；同時(shí)由于石墨烯的優(yōu)異機(jī)械性能和導(dǎo)電性能，常用來與其他負(fù)極材料復(fù)合，以改善電極性能。

石墨烯基復(fù)合催化材料在鋰空氣電池中的應(yīng)用

目前，用于鋰離子電池負(fù)極材料的石墨烯基復(fù)合材料的研究也有很多，重要有金屬、金屬氧化物和碳納米管等與石墨烯的復(fù)合，大大提高了鋰離子電池的電化學(xué)性能和循環(huán)性能。

金屬氧化物類催化劑不僅能物理負(fù)載于石墨烯片上，也可以通過化學(xué)方法原位直接生長(zhǎng)在石墨烯基底上。而后者更加有利于催化性能的發(fā)揮。

原位生長(zhǎng)通常采用GO作為前驅(qū)體，因帶負(fù)電的GO能夠與金屬陽離子發(fā)生較強(qiáng)的靜電相互用途，為其供應(yīng)有效的吸附位點(diǎn)。通過后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)或者熱退火過程，將金屬離子轉(zhuǎn)變成金屬氧化物的同時(shí)把GO還原，獲得石墨烯金屬氧化物復(fù)合材料。

另外，研究發(fā)現(xiàn)雜原子摻雜能夠有效提高石墨烯的導(dǎo)電率，并可引入結(jié)構(gòu)缺陷，因此雜原子摻雜石墨烯在鋰空氣電池中的應(yīng)用也極具研究?jī)r(jià)值。

石墨烯為純碳空氣電極在鋰空氣電池中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯片層邊緣或其結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)OERs和析氫反應(yīng)（HERs）也展現(xiàn)出優(yōu)異的催化能力。同時(shí)由于其高比表面積，以及可以構(gòu)筑三維多孔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，石墨烯具備成為高性能空氣電極的巨大潛力。

石墨烯為空氣電極時(shí)，放電后產(chǎn)物L(fēng)i2O2或Li2O會(huì)沉積在石墨烯表面，阻止氧氣和電子的傳輸，而通過合適的孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效加以防止。

研究發(fā)現(xiàn)，使用比表面積為342.6m2/g的石墨烯作為空氣電極，不僅以其多孔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)提高了混合鋰空氣電池的放電容量，還因?yàn)樵诨旌箱嚳諝怆姵叵到y(tǒng)中出現(xiàn)的LiOH導(dǎo)致充電過程電勢(shì)降低；同時(shí)，石墨烯邊緣和缺陷的催化效果有效降低了過電勢(shì)。在使用石墨烯材料后，循環(huán)次數(shù)達(dá)到50次。