石墨烯在锂电池中的应用

石墨烯材料在锂电池中的应用•石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。•2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯。认识石墨烯（Graphene）石墨烯的特性最薄却也是最坚硬的纳米材料几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，比纳米碳管或硅晶体高电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料良好的化学稳定性具有大理论比表面积（2630m2/g）石墨烯制备方法机械剥离法CVD法肼还原氧化石墨烯法热膨胀法SiC外延生长法液相分离法……通过改变条件和工艺，以上方法均可制备单层/多层石墨烯，但大部分方法的成本比较高，因此石墨烯材料价格昂贵。？应用负极/改性正极改性材料作为负极材料优势1.石墨烯可以在两面镶嵌锂离子(形成Li2C6)，因此具有普通碳材料(形成Li2C6)两倍甚至更多的比容量。2.石墨烯的微观皱褶表面提供了额外的存储空穴。3.提高锂离子传输扩散功能不足1.与电解质接触面积变大，形成SEI膜造成材料的不可逆容量增大。2.石墨烯易团聚堆积，从而丧失了其因高比表面积而具有的高储锂空间的优势石墨烯的微观形貌和结构很大程度上决定了石墨烯作为锂离子电池负极材料的电化学性能作为负极改性材料通过制作复合电极1.提高负极材料循环寿命2.提高电子传输能力3.改善材料倍率性能4.提高比容量5.增加储锂容量6.提高循环稳定性注：目前研究的锂离子电池非碳基负极材料锡基、硅基以及过渡金属作为正极改性材料制作复合电极提高正极材料导电性能，提高锂离子传输扩散功能，提高材料倍率性能。利用的是石墨烯柔韧的网状导电结构和石墨烯的片层结构形成的连续的三维导电网络作为导电剂作用：添加进正/负极材料中增加电极导电性，能提高材料的循环性能和高倍率性能优势：将石墨烯作为负极导电添加剂的改性效果明显高于天然石墨和乙炔黑不足：高倍率性能不理想，难以广泛应用