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| 石墨烯作為鋰電正極和負極材料的優(yōu)勢和應(yīng)用前景 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時間：2015-01-22 11:10:48 瀏覽次數(shù)： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）石墨烯是近年來研究較多的一種新型材料，具有良好的導電性能和倍率性能，在鋰離子電池正極材料和負極材料領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力。
在正極復合材料中，石墨烯二維高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的電子傳輸能力，能有效改善正極材料的導電性能，提高鋰離子的擴散傳輸能力。相比于傳統(tǒng)導電添加劑，石墨烯導電劑的優(yōu)勢在于能用較少的添加量，達到更優(yōu)異的電化學性能。此外，也有石墨烯包覆正極材料如磷酸鐵鋰，錳酸鋰的相關(guān)報道。
負極材料方面，純石墨烯材料由于首次循環(huán)庫侖效率低、充放電平臺較高以及循環(huán)穩(wěn)定性較差，并不能取代目前商用的碳材料直接作為鋰離子電池負極材料使用。但石墨烯可以作為一種優(yōu)異的基體材料在鋰電池復合電極材料中發(fā)揮更大的作用。將石墨烯與天然石墨、碳納米管、富勒烯等碳材料復合，能利用石墨烯的特殊片層結(jié)構(gòu)，改善材料的力學性能和電子傳輸能力。同時，摻雜后的石墨烯片層間距增大，提供更多的儲鋰空間。
此外，石墨烯還可以用于改性其他非碳基負極材料。目前研究的鋰離子電池非碳基負極材料主要有錫基、硅基以及過渡金屬類為主的電極材料，這類材料具有高理論容量，但其缺點是在嵌鋰/脫鋰過程中體積膨脹收縮變化明顯。石墨烯摻雜改性后的復合材料能改善這兩種材料單獨使用時的缺點。
其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：
1.石墨烯片層柔韌，可有效緩沖金屬類電極材料的體積膨脹；
2.石墨烯優(yōu)異的導電性能可以增強金屬電極材料的電子傳輸能力；
3.石墨烯表面的活化核點能控制在其表面生長的金屬氧化物顆粒保持在納米尺寸，改善材料的倍率性能；
4.復合材料的比容量相對于純石墨烯有較大提高；
5.金屬或金屬氧化物的納米顆粒能保護石墨烯表層，防止電解質(zhì)插入石墨烯片層導致電極材料剝落現(xiàn)象。
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