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| 石墨烯作為鋰電正極和負極材料的優(yōu)勢和應用前景 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-01-22 11:10:48 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）石墨烯是近年來(lái)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構及優(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(xué)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構，改善材料的力學(xué)性能和電子傳輸能力。同時(shí)，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(guò)渡金屬類(lèi)為主的電極材料，這類(lèi)材料具有高理論容量，但其缺點(diǎn)是在嵌鋰/脫鋰過(guò)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(shí)的缺點(diǎn)。
其優(yōu)勢主要體現在以下幾方面：
1.石墨烯片層柔韌，可有效緩沖金屬類(lèi)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(diǎn)能控制在其表面生長(cháng)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象。
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