新型锂离子电池负极材料石墨烯的应用前景如何？

新型锂离子电池正极材料石墨烯的应用前景。阴极材料的能量密度是影响锂离子电池能量密度的重要因素,并在锂离子电池负极材料化学系统中扮演着重要角色的研究更广泛的锂离子电池阴极材料金属基体(Sn基础材料、硅基材),钛酸锂,碳材料(如碳纳米管、石墨烯等)阳极材料。

锂离子电池负极材料石墨烯

石墨烯是近年来研究较多的新材料。室温下，其电子迁移率超过15000cm2/Vs，高于碳纳米管或硅晶体。它的电阻率只有10-81%，低于铜或银的电阻率，是世界上电阻率最低的材料。

它具有优异的光学、电学、力学性能，在材料科学、微纳加工、能源、生物医学、药物传递等领域具有重要的应用前景。无论它是薄的、薄的、硬的、热的还是导电的，它都被认为是未来革命性的材料之一。

锂离子电池正极材料。PNG

石墨烯作为锂离子电池正极材料的优势

1.柔性石墨烯片能有效缓冲金属电极材料的体积膨胀;

2.石墨烯优异的导电性可增强金属电极材料的电子传输能力;

3.石墨烯表面活化的核心点可以控制表面金属氧化物颗粒的生长，保持纳米级尺寸，提高材料的倍增器性能;

4.与纯石墨烯相比，复合材料的比容量明显提高;

5.金属或金属氧化物纳米粒子可以保护石墨烯表面，防止电解质插入石墨烯片导致电极材料剥落。

新型锂离子电池正极材料石墨烯的应用前景

以石墨烯为基础的电池储存的电量是市场上最好的电池的三倍，为电动汽车供应动力，可行驶1000公里，充电时间不到8分钟。性能如此优越的石墨烯电池成本并不高。它比一般的锂离子电池低77%，完全在消费者的承受范围之内。

在正极复合材料中，石墨烯具有高比表面积和优异的电子传递能力的二维特殊结构，可以有效提高正极材料的导电性，提高锂离子的扩散和传递能力。与传统导电添加剂相比，石墨烯导电剂的优点是加入量少，电化学性能好。

由于第一循环库仑效率低、充放电平台高、循环稳定性差，纯石墨烯材料无法替代目前商用碳材料直接作为锂离子电池正极材料。而石墨烯作为一种优良的基体材料，在锂离子电池复合电极材料中可以发挥更大的用途。将石墨烯与天然石墨、碳纳米管、富勒烯等碳材料结合，利用石墨烯特殊的片状结构，提高材料的力学性能和电子传递能力。同时，掺杂的石墨烯片间距增大，供应了更多的锂存储空间。

此外，石墨烯还可用于修饰其他非碳负极材料。目前，锂离子电池的非碳基负极材料重要有锡基、硅基和过渡金属基电极材料，它们具有较高的理论容量，但在嵌入锂/锂盐过程中体积的膨胀和收缩变化较大。单独使用石墨烯复合材料可以改善这两种材料的缺点。