石墨烯在锂电池的应用

石墨烯是单层的碳原子，以sp2杂化轨道组成的片状连续六角型的二维材料。它是已知的世上最薄、最高强度和硬度、几乎完全透明的晶体材料，只吸收2.3%的可见光，理想状态下的强度约为普通钢的100倍。在室温下的导热系数高达5300W/（m·K），与碳纳米管的导热系数上限5800W/（m·K）相当，室温下它的电子迁移率在15000cm2/（V·s）以上，高于一般的碳纳米管并高于硅晶体10倍以上，它的电阻率约为10-6Ω·m，低于铜和银，为世上电阻率最小的材料，理论比表面积可达到2630m2/g。

石墨烯的高导电、导热性、低电阻率、高强度和硬度，以及易与其他材料合成的双面开放的结构特性，将有希望大幅度提高现有锂离子电池的性能。根据许多石墨烯锂离子电池的研究进展可以发现，石墨烯在改善锂离子电池性能方面的潜能。石墨烯与锂离子电池的正极材料复合，可以增加电极材料的比表面积、改善导电率从而提高材料的有效容量。与金属氧化物复合可以增加材料的导电率，由于石墨烯本身的结构特性可以避免金属氧化物在充放电过程中的体积膨胀，从而增加材料的稳定性，提高材料的充放电寿命。

现阶段，石墨烯本身质量难以达到无缺陷和100%的单层率，导致石墨烯锂离子电池的性能，无法到达预期的性能。但是在石墨烯制备技术不断发展的趋势下，石墨烯质量较之前有大幅度提升，我们可以预期未来的石墨烯电池的性能将有更大幅度的性能提升。

近年来，可穿戴设备、无线蓝牙音箱等新兴电子产品市场前景可观。随着智能化进程，预计3C锂电池市场需求将会持续增长。对于锂电池企业来说，应把握市场发展趋势，充分挖掘新兴电子产品市场需求，研发出高安全、高倍率的3C锂离子电池。