從20世紀(jì)初，X射線晶體學(xué)的創(chuàng)立以來，科學(xué)家就已經(jīng)開始接觸到石墨烯了。1918年，歐洲科學(xué)家V.Kohlschütter和P.Haenni詳細(xì)地描述了石墨氧化物紙的性質(zhì)。1948年，G.魯斯和F.沃格特發(fā)表了最早用透射電子顯微鏡拍攝的少層石墨烯(層數(shù)在3層至10層之間的石墨烯)圖像。

石墨烯電池，就是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性開發(fā)出的一種新型電池。

世界上的首款石墨烯聚合材料電池由西班牙Graphenano公司和科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)，其中Graphenano公司也是世界上第一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司。

 

 

此后全世界的電池企業(yè)對于石墨烯都寄予了極高的期待值，紛紛投入重金進(jìn)行研發(fā)。從2014年到2018年，中國國際石墨烯創(chuàng)新大會連續(xù)五年成功舉辦，向世界展示了代表中國石墨烯產(chǎn)業(yè)頂級發(fā)展水平的成果，學(xué)習(xí)和吸收了國際石墨烯產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀發(fā)展經(jīng)驗。 

目前常見的三元鋰電池能量密度在180-200mAh/g，而石墨烯聚合材料電池的能量密度則可以超過600mAh/g。也就是說，如果將特斯拉P85上的電池替換為同等重量的石墨烯電池，其續(xù)航里程將達(dá)到約1500km，是原來的3倍。

但石墨烯的生產(chǎn)工藝不成熟，結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定，導(dǎo)致石墨烯作為負(fù)極材料仍存在一定問題，如首次放電效率較低，約65%；循環(huán)性能較差；價格較高，明顯高于傳統(tǒng)石墨負(fù)極。

雖然石墨烯因為用途廣泛，儲能豐富，價格低廉，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)的“味精”。應(yīng)用前景也十分廣闊。但是真正走向全民普及時代依然任重而道遠(yuǎn)。

 

　　另外，隨著我國電動車的飛速發(fā)展，動力電池產(chǎn)業(yè)也持續(xù)爆發(fā)。出于對客車安全等多方面因素考慮，目前LFP電池的電動大巴占據(jù)我國電動大巴車總量的90%以上。隨著，城市污染問題的進(jìn)一步被重視，電動大巴車的增量也持續(xù)擴(kuò)大，更多的燃油大巴車將被替換。因此，我國動力電池這一部分市場對LFP電池的需求量也在持續(xù)增長。

 

　　LFP具有橄欖石結(jié)構(gòu)（圖1），對鋰工作電壓可到達(dá)3.4 V，理論容量為170 mAh/g[1]，有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和毒性低的優(yōu)點，這意味著電池的可靠性、安全性和高循環(huán)次數(shù)。它不含稀有材料，對電池成本有更高的可控性。雖然它的能量密度與三元材料相比不占有優(yōu)勢，但其特有的安全性、可靠性和成本優(yōu)勢，使LFP技術(shù)成為最有潛力替代鉛酸電池的儲能技術(shù)，也使它在電動大巴市場占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，LFP有較差的電子和離子電導(dǎo)率，難以實現(xiàn)更高的電化學(xué)性能，特別是高倍率性能。在我國新能源產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，無論儲能還是電動車行業(yè)，對電池性能的提升都有迫切的渴望。市場需求的推動，促使研究人員不斷地對提升LFP電池性能進(jìn)行研究。