石墨烯負(fù)極材料在鋰電池中的作用和發(fā)展。石墨烯因其高導(dǎo)電、導(dǎo)熱效應(yīng)等而備受儲(chǔ)能領(lǐng)域的關(guān)注，其復(fù)合材料用作鋰電池負(fù)極材料是顯著提升了鋰電池的電化學(xué)性能。


石墨烯負(fù)極材料在鋰電池中的作用

與傳統(tǒng)鋰電池負(fù)極材料相比較，石墨烯作為鋰電池負(fù)極材料時(shí)，可有效提高相應(yīng)電池的比容量，增強(qiáng)電極和電解液之間的導(dǎo)電接觸，改善其充/放電倍率性能。同時(shí)，石墨烯“柔韌”的單原子層二維結(jié)構(gòu)也可有效抑制電極材料在充放電過程中發(fā)生體積變化引起的材料膨脹、粉化等，從而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，通過化學(xué)氧化插層—剝離—再還原法合成的化學(xué)還原石墨烯表面含有特定的含氧化學(xué)基團(tuán)，如羧基、羥基和環(huán)氧基等，可為其結(jié)構(gòu)和表面功能改性以及與其他材料的復(fù)合提供豐富的反應(yīng)和鍵合位點(diǎn)，也為三維超結(jié)構(gòu)石墨烯基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和合成提供多種可能的途徑。

 

石墨烯負(fù)極材料在鋰電池中的發(fā)展

1.國際石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀。目前國際上從事石墨烯產(chǎn)業(yè)研究的國家包括英國、美國、歐盟、韓國和日本等，各國發(fā)展?fàn)顩r不同。

英國：作為石墨烯的“誕生地”，英國在石墨烯的基礎(chǔ)研發(fā)方面居于全球領(lǐng)先地位，但從事商業(yè)開發(fā)的石墨烯企業(yè)較少，因此在石墨烯應(yīng)用方面并非其強(qiáng)項(xiàng)。

美國：美國對(duì)石墨烯的研究投入較早，石墨烯產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用進(jìn)程相對(duì)較快，其產(chǎn)業(yè)布局也呈現(xiàn)多元化，產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)比較完整。

歐盟：歐盟的石墨烯研究起步早且系統(tǒng)性強(qiáng)，并將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度，資金支持力度大，基礎(chǔ)研究扎實(shí)。

韓國：韓國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)學(xué)研結(jié)合緊密，在基礎(chǔ)研究及產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)展較為均衡，整體發(fā)展速度較快。

日本：日本依托其良好的碳材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，是全球最先進(jìn)行石墨烯研究的國家之一，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合較為緊密，整體發(fā)展較為全面。

2.國內(nèi)石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀。從專利數(shù)量上來看，我國國內(nèi)石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量主要集中在長三角地區(qū)，其中江蘇的申請(qǐng)量居于首位(4102件)，廣東(2537件)和北京(2333件)次之，而東北和西部地區(qū)的專利申請(qǐng)量較低。從產(chǎn)業(yè)集聚度來看，國內(nèi)目前的石墨烯公司大多分布在東部沿海一帶，尤其是長三角、珠三角、京津冀魯聚合區(qū)。