于冰 王琦 康新征 侯文茹 盧碩 紀(jì)紅

從世界各國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)看，發(fā)展電動(dòng)車(chē)已被普遍確立為保障能源安全和轉(zhuǎn)型低碳經(jīng)濟(jì)的重要途徑，發(fā)展高比能、高安全性和長(zhǎng)壽命的鋰離子動(dòng)力電池以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)更高行駛里程的要求成為突破電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。目前的電池行業(yè)急需新技術(shù)和新材料的加入來(lái)快速提升電池性能，如固態(tài)電解質(zhì)、硅材料、石墨烯材料等。

2004年，英國(guó)學(xué)者Andre k.Geim等首次發(fā)現(xiàn)了獨(dú)立存在的石墨烯[1]，并對(duì)石墨烯的性質(zhì)作出了詳細(xì)的表征。作為已知最薄的材料，石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了它很多優(yōu)異的性能，在很多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如鋰離子電池、超級(jí)電容器、涂料、復(fù)合材料等。石墨烯具有較大的比表面積、優(yōu)越的導(dǎo)電性和良好的導(dǎo)熱性，且石墨烯作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)具備石墨2倍以上的比容量，因此研究者對(duì)石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用具有更大的期待。

1 石墨烯的特性

石墨烯是由單層碳原子組成的二維平面結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子通過(guò)很強(qiáng)的δ鍵與另外3個(gè)碳原子連接，未成鍵的價(jià)電子與平面垂直的方向形成一個(gè)大π鍵，因此石墨烯具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異的電子導(dǎo)電性[2]。

石墨烯是已知強(qiáng)度最高的物質(zhì)，強(qiáng)度是鋼鐵的100倍以上，在每100nm的距離上可以承受2.9μN(yùn)的壓力。

石墨烯是一種零能隙半導(dǎo)體或半金屬。單層石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)與通常的半導(dǎo)體不同，導(dǎo)帶和價(jià)帶在費(fèi)米面處交疊，使得導(dǎo)帶和價(jià)帶之間存在完美的對(duì)稱(chēng)性。在交疊點(diǎn)附近存在線性色散關(guān)系，電子質(zhì)量為0，即限制在石墨烯上的電子速度不變。受限于石墨烯內(nèi)部的缺陷引起的散射，在10K和100K之間遷移率與溫度幾乎無(wú)關(guān)，室溫下測(cè)量電子遷移率為15 000cm2/V·S，對(duì)應(yīng)的電阻率為10-6Ω·cm，略低于銀的電阻率1.59×10-6Ω·cm[3]。

石墨烯具有良好的透光率，單層石墨烯在可見(jiàn)光和近紅外波段的透光率超過(guò)98%，5層石墨烯透光率仍然超過(guò)90%。

2 石墨烯的制備方法

通常，應(yīng)用的石墨烯產(chǎn)品包括石墨烯（G）、氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（rGO），石墨烯的性能與制備方法密切相關(guān)。

迄今為止，石墨烯的制備方法有很多種（見(jiàn)圖1），具體包括機(jī)械剝離法、外延晶體生長(zhǎng)法、碳化硅熱解法、化學(xué)氣相沉積法、石墨插層法、氧化石墨還原法、以及最新的微波法和靜電沉積法[4]。

機(jī)械剝離法是利用機(jī)械力從熱解石墨表面剝離石墨烯的方法。首先，用離子束對(duì)高取向熱解石墨表面進(jìn)行離子刻蝕。在熱解石墨表面刻蝕出微槽，然后在熱解石墨表面附著并烘烤光刻膠。通過(guò)將透明膠帶粘附在表面并反復(fù)移除膠帶，去除多余的高取向石墨。然后將石墨片在丙酮溶液中洗滌，最后將石墨分散在丙醇中進(jìn)行超聲波處理，得到單層石墨烯。使用該方法的優(yōu)點(diǎn)是獲得的產(chǎn)品具有完美的晶體結(jié)構(gòu)和最小的缺陷，缺點(diǎn)是工藝效率低。

碳化硅外延生長(zhǎng)是一種用于通過(guò)電子轟擊加熱氧化或氫氣蝕刻處理的碳化硅（SiC）晶片除去氧化物的方法。石墨烯可以在SiC單晶表面生長(zhǎng)，方法是蒸發(fā)硅（Si）原子，并在高溫下重整表層上剩下的碳原子。將樣品加熱至1 250～1 450℃，然后恒溫保持1～20min，形成非常薄的石墨烯層。該方法可以獲得單層或多層的理想石墨烯材料。但該工藝的缺點(diǎn)是可控性差，難以控制缺陷的形成，難以制備大面積單層石墨烯。

化學(xué)氣相沉積（CVD）是制備石墨烯的一種有效且可控的方法。具體地說(shuō)，將平面襯底置于含有前驅(qū)體的高溫氣氛中，然后在襯底表面沉積碳原子，這一過(guò)程形成了單層石墨烯。使用這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以制備出大面積的石墨烯。用這種方法制備的石墨烯的某些性能與用機(jī)械剝離法制備的石墨烯相似，但石墨烯的電子性質(zhì)受襯底的影響很大。

石墨烯的熱膨脹和還原是大規(guī)模制備石墨烯的最有前途的方法。通過(guò)一系列氧化反應(yīng)從片狀石墨中獲得氧化石墨烯，將氧化石墨烯還原得到石墨烯。通過(guò)這種方法可以制備大量廉價(jià)的石墨烯材料，因?yàn)槭c強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，從而增加石墨層之間的間距，導(dǎo)致氧化石墨烯的形成。該方法簡(jiǎn)單，成本低，可生產(chǎn)大量石墨烯。但使用這種方法的缺點(diǎn)是不能用強(qiáng)氧化劑氧化石墨，防止降低石墨烯的導(dǎo)電性。

低溫制備的石墨烯可以直接用作鋰離子電池的負(fù)極材料。其首次放電比容量可達(dá)到650mAh/g。然而，石墨烯的首次充放電效率和循環(huán)效率較低，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性。多層石墨烯由于其儲(chǔ)鋰能力強(qiáng)和鋰離子擴(kuò)散路徑短，具有較好的固位率。

機(jī)械剝離法制備樣品具有最高的電荷載流子遷移率和晶體尺寸，還原氧化法則具有足夠大的宏觀尺寸，化學(xué)氣相沉積法則具備了高遷移率和較大的尺寸的優(yōu)點(diǎn)。從石墨烯的物性特征來(lái)說(shuō)，化學(xué)剝離法和還原氧化法制備石墨烯更適合應(yīng)用與儲(chǔ)能領(lǐng)域。

3 石墨烯在鋰離子動(dòng)力電池中的應(yīng)用

目前，人們對(duì)動(dòng)力電池的主要關(guān)注點(diǎn)是續(xù)航里程和充電時(shí)間。從目前的技術(shù)水平來(lái)看，續(xù)航里程和充電時(shí)間難以兼顧，因此對(duì)動(dòng)力電池的研究也分為2個(gè)方向。一種專(zhuān)注于增加電池的能量，進(jìn)而增加電池續(xù)航里程；另一種通過(guò)改善動(dòng)力電池的充電性能以縮短電池的充電時(shí)間。

石墨烯理論比容量是石墨的2倍左右，加之優(yōu)越的導(dǎo)電性和良好的導(dǎo)熱性，充放電曲線和軟碳材料類(lèi)似，是高能量密度電池負(fù)極材料的良好選擇，如三星報(bào)告已研發(fā)出了基于石墨烯材料的新技術(shù)，基于石墨烯制造的電池比商業(yè)化普通電池的容量高出45%，充電速度快5倍。

3.1 石墨烯在正極的應(yīng)用

多陰離子化合物，如LiFePO4（LFP）、Li3V2（PO4）3和LiFeSO4F以及過(guò)渡金屬氧化化合物（TMO），如LiCoO2（LCO）、LiNiO2（LNO）和LiMnO2（LMO）是鋰離子電池中廣泛使用的正極材料[5]，這些材料的電導(dǎo)率只有10-4～10-9s/cm2[6]。高電導(dǎo)率能夠提高電池性能，因此通過(guò)添加其他材料可以增強(qiáng)正極材料的電化學(xué)特性。石墨烯較大比表面積和優(yōu)良的電子遷移率，增強(qiáng)了正極材料的離子和電子的流動(dòng)性，進(jìn)而提高正極可逆比容量。石墨烯復(fù)合正極材料可以從根本上提高電池性能（見(jiàn)表1）。

當(dāng)LFP用作電極材料時(shí)的比容量很接近理論比容量（170mAh/g）[12]。但是，較低的導(dǎo)電性（10-9S/cm2）和鋰離子擴(kuò)散性（10-14～10-16cm2/S）導(dǎo)致在快速充電時(shí)容量快速下降。用石墨烯復(fù)合增強(qiáng)了磷酸鹽的性能，如石墨烯增加了正極材料導(dǎo)電性，石墨烯的高機(jī)械強(qiáng)度保持了磷酸鹽的微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提高其循環(huán)壽命。研究者采用不同的組合方法合成了石墨烯納米復(fù)合材料，如水熱法和固態(tài)法等[13]。如將LFP納米顆粒和氧化石墨混合，然后將混合物燒結(jié)得到LFP/G復(fù)合材料，如圖2所示。結(jié)果表明，石墨烯覆蓋于LFP納米顆粒（粒徑2～5nm）的表面，厚度約為2nm（約3～5層）。通過(guò)石墨烯提高材料導(dǎo)電性和規(guī)則的微觀形貌，使得LFP/G復(fù)合材料具有超常的循環(huán)壽命。

因?yàn)榫哂泻芨叩匿囯x子（Li+）插入電位（4.1V），磷酸錳鋰（LiMnPO4）是另一種很有吸引力的鋰離子電池候選正極材料。與LFP相比，可以提高21%以上的能量密度。然而阻礙這種材料應(yīng)用的最大問(wèn)題是較低的導(dǎo)電性。為了解決這一問(wèn)題，研究人員通過(guò)石墨烯改性LiMnPO4。石墨烯的作用不僅是作為基底，而且在提高正極材料的導(dǎo)電性方面起著關(guān)鍵作用[14]。結(jié)果表明，在0.05C下，其電化學(xué)性能明顯優(yōu)于純LiMnPO4（105.1mAh/g）。LiMnPO4/C和LiMnPO4/G/C充放電曲線如圖3所示。

由于含量豐富且容易合成，LMO是很有吸引力的正極材料，但其存在低導(dǎo)電性帶來(lái)的低倍率性能問(wèn)題。在不同的研究中報(bào)道了石墨烯提高倍率性能和導(dǎo)電性的可行性。如使用水熱法合成了具有更倍率性能的LMO/G復(fù)合材料[15]。復(fù)合材料在50C和100C下的可逆容量分別為102mAh/g和118mAh/g。在另一項(xiàng)研究中，通過(guò)自組裝轉(zhuǎn)移集成了LMO/G復(fù)合材料[16]，通過(guò)Li+的高分散性和LMO/G復(fù)合材料在高電壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高了材料的電化學(xué)性能，使得材料的性能向理論值靠近，循環(huán)性能大幅提高。

LCO是另一種用途廣泛的正極材料，但由于存在一些缺點(diǎn)，如毒性，熱穩(wěn)定性低，比容量低（130～140 mAh/g），限制了其作為電極的應(yīng)用。為了克服這些問(wèn)題，有必要合成一種具有優(yōu)良電化學(xué)性能的新型材料，如LiNixMnyCO（1-x-y）O2，材料的比容量高達(dá)200mAh/g，同樣的也需要通過(guò)石墨烯復(fù)合來(lái)提高其導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性。

3.2 石墨烯在負(fù)極中的應(yīng)用

石墨烯的性能依賴(lài)于使用的合成方法。機(jī)械剝離法制備樣品具有最高的電荷載流子遷移率和晶體尺寸，還原氧化法則具有足夠大的宏觀尺寸，化學(xué)氣相沉積法則具備了高遷移率和較大的尺寸的優(yōu)點(diǎn)。從石墨烯的物性特征來(lái)說(shuō)，化學(xué)剝離法和還原氧化法制備石墨烯更適合應(yīng)用與儲(chǔ)能領(lǐng)域。

很多研究顯示石墨烯的儲(chǔ)鋰容量為700～2 000mAh/g，其儲(chǔ)鋰性能和孔結(jié)構(gòu)、缺陷、比表面積、層間距、層數(shù)、表面官能團(tuán)和混亂度等有關(guān)。如單層石墨烯的2個(gè)表面都暴露在外較容易存儲(chǔ)鋰離子，進(jìn)而得到較高比容量，但Pollak等[18]實(shí)驗(yàn)顯示單層石墨烯上的鋰離子間產(chǎn)生排斥力，只能形成LiC20，導(dǎo)致單層石墨烯的儲(chǔ)鋰容量非常低。從實(shí)驗(yàn)來(lái)看，有較多微孔缺陷的還原氧化石墨烯具有較高的比容量，但是這些微孔缺陷在循環(huán)過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致碳六元環(huán)結(jié)構(gòu)破壞，造成循環(huán)性能下降。為了提高石墨烯作為負(fù)極材料的性能，研究者使用了調(diào)控石墨烯的多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)石墨烯進(jìn)行摻雜以及用石墨烯與其他材料復(fù)合等手段，如圖4所示。這些研究在石墨烯儲(chǔ)鋰機(jī)理方面做出了清楚的闡述，提高了石墨烯的性能。

Pan等[19]發(fā)現(xiàn)高無(wú)序石墨烯片具有更高的可逆容量和更穩(wěn)定的循環(huán)特性，作為鋰離子電池的負(fù)極材料具有很大的應(yīng)用潛力。Shanmugharaj等[20]報(bào)道通過(guò)微波熱處理對(duì)石墨氧化和快速膨脹，制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。層狀石墨烯的可逆放電容量為580mAh/g，循環(huán)50次后比容量為420mAh/g。微波處理制備的石墨烯納米片具有許多微孔和孔洞，可以作為鋰離子的存儲(chǔ)場(chǎng)所，從而提高鋰離子的存儲(chǔ)容量和電池的循環(huán)穩(wěn)定性。Tong等[21]通過(guò)氧化工藝制備具有可控層的石墨烯。電化學(xué)測(cè)試表明，多層石墨烯制備的負(fù)極首次不可逆比容量較低，單層石墨烯負(fù)極首次可逆比容量有1175mAh/g，而5層石墨烯負(fù)極只有845mAh/g。但是層數(shù)的減少會(huì)導(dǎo)致電壓滯后，這是仍然需要解決的問(wèn)題。

氧化石墨烯分散在DMF溶液中，并在180℃下通過(guò)溶劑熱法還原[22]，還原氧化石墨烯用作鋰離子電池的負(fù)極材料。電化學(xué)性能測(cè)試表明，因?yàn)樵贒MF溶液中的處理，還原氧化石墨烯具有更好的導(dǎo)電性和分散性，在0.1C倍率下，其可逆容量首次達(dá)到600mAh/g，具有良好的循環(huán)性能。

迄今為止，石墨烯并沒(méi)有引起鋰離子電池領(lǐng)域的技術(shù)革命，一般的研究得到的重要進(jìn)展僅僅停留在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域。譬如，研究采用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)偏向于表現(xiàn)石墨烯的優(yōu)勢(shì)特性，與其他材料對(duì)比時(shí)使用的指標(biāo)不一致。最受關(guān)注的能量密度方面，一般研究關(guān)注質(zhì)量比容量，但石墨烯的多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其體積比容量較低則很少提及，而這對(duì)石墨烯材料在動(dòng)力電池中的應(yīng)用影響很大。石墨烯材料性能的測(cè)試一般采用半電池進(jìn)行，具有充足的鋰源和電解液供應(yīng)，因此單純測(cè)試石墨烯電極的能量密度和功率密度是無(wú)實(shí)用意義的。全電池中，因?yàn)槭┑亩嗫捉Y(jié)構(gòu)，需要更多的電解液進(jìn)行浸潤(rùn)，導(dǎo)致電池的實(shí)際能量密度更低。

Reddy等[23]在綜述中總結(jié)了鋰離子電池負(fù)極的理想活性材料特性。如在一個(gè)化學(xué)計(jì)量單位下，材料能夠吸納大量的鋰離子，同時(shí)具備接近金屬鋰的脫嵌電位。材料還需要具備循環(huán)的穩(wěn)定性，在高負(fù)載狀態(tài)下優(yōu)異的質(zhì)量比容量和體積比容量。為了保障電池的能量效率，負(fù)極活性材料不能在充放電間出現(xiàn)較大的電壓遲滯，在第一周內(nèi)具有最小的不可逆容量，同時(shí)具備優(yōu)良的電子和離子電導(dǎo)率。單純的石墨烯作為活性材料，在低溫性能和高功率輸出等方面優(yōu)于石墨負(fù)極[24]，但是常規(guī)性能還存在較多問(wèn)題。如較多的缺陷導(dǎo)致的首次不可逆比容量非常高，吸附的大量官能團(tuán)導(dǎo)致的電導(dǎo)率下降，因?yàn)槭┢g較強(qiáng)的π—π疊合作用等使石墨烯團(tuán)聚成類(lèi)似石墨的層狀結(jié)構(gòu)，影響鋰離子的脫嵌，在較高充放電電流條件下，其比容量會(huì)急劇下降，循環(huán)穩(wěn)定性變差。這都說(shuō)明石墨烯并非一種理想的鋰離子電池活性材料[25]。

3.3 石墨烯導(dǎo)電劑的應(yīng)用

動(dòng)力電池的發(fā)展初期，提高能量密度的路線占據(jù)了主要位置，電池能量密度從140Wh/kg逐漸提高到現(xiàn)在接近300Wh/kg。但是在提高能量密度的同時(shí)存在著較嚴(yán)重的安全性問(wèn)題，主要反應(yīng)在快速充電和高能量存儲(chǔ)引起的熱失控進(jìn)而導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)自燃等。因此，目前的動(dòng)力電池不再一味提升能量密度，更關(guān)注電池安全性問(wèn)題和充電能力。

電池材料對(duì)動(dòng)力電池充電速度起到至關(guān)重要的作用。石墨烯因?yàn)槠涠S高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)帶來(lái)的優(yōu)異的電子傳輸能力，可以作為電池材料的導(dǎo)電劑使用。目前來(lái)看，使用石墨烯作為導(dǎo)電劑的電池倍率性能方面比傳統(tǒng)的使用炭黑和Super P導(dǎo)電劑的電池都有一定提高。石墨烯較大的比表面積添加在負(fù)極會(huì)形成更多的SEI膜而消耗鋰離子，所以石墨烯一般只能添加在正極，比如石墨烯作為導(dǎo)電劑添加到磷酸鐵鋰（LiFePO4）正極中，改善了電池的倍率和低溫性能，如圖5所示。

Li等[27]將石墨烯納米片作為導(dǎo)電劑制備的LiFePO4電極表現(xiàn)了較高的電化學(xué)性能，0.1C下比容量146mAh/g，1C下125mAh/g，高于同比加入的碳納米管和炭黑的電極。黃等[28]采用石墨烯導(dǎo)電劑制備的磷酸鐵鋰2Ah軟包電池在10C倍率下循環(huán)2 000次容量保持率大于80%，且再低溫-20℃時(shí)，0.33C倍率下容量保持率仍高達(dá)70%。

與石墨烯復(fù)合正極材料類(lèi)似，其他的正極材料也可以采用石墨烯導(dǎo)電劑。Li等[29]同樣對(duì)比了石墨烯、炭黑和碳納米管對(duì)鈷酸鋰電極性能的影響。石墨烯導(dǎo)電劑電極在0.1C下比容量為167mAh/g，在1C下為123 mAh/g。

石墨烯的二維結(jié)構(gòu)導(dǎo)致鋰離子傳輸?shù)母飨虍愋?，即石墨烯的堆疊會(huì)導(dǎo)致鋰離子傳輸不暢，增加電極極化，導(dǎo)致電池的倍率性能下降，循環(huán)壽命降低。如石墨烯在分散過(guò)程中容易發(fā)生不可逆的沉淀和聚集，造成在電極材料中分散不均勻，影響電池內(nèi)部離子輸運(yùn)和電子遷移，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部極化，電池性能?chē)?yán)重惡化。為了更好的解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員通過(guò)將石墨烯與其他導(dǎo)電劑復(fù)合來(lái)嘗試發(fā)揮石墨烯的特性。

傳統(tǒng)導(dǎo)電劑如炭黑和Super P屬于零維材料，與石墨烯二維材料復(fù)合，通過(guò)納米粒子分散于石墨烯層間，防止石墨烯的團(tuán)聚和堆疊，進(jìn)而更好的表現(xiàn)電極材料的電化學(xué)性能。Tang等[30]里采用Super P和石墨烯二元導(dǎo)電劑添加到鈷酸鋰電極中，大幅提高電池性能，1C倍率下比容量146mAh/g，5C下116.5mAh/g， 50次循環(huán)容量保持率96.4%。石墨烯與乙炔黑添加到錳酸鋰電極中后，容量和循環(huán)性能提升，0.5C和10C下的比容量高達(dá)110mAh/g和105mAh/g[31]。石墨烯二元導(dǎo)電劑中，過(guò)多的石墨烯含量會(huì)阻礙鋰離子輸運(yùn)，過(guò)少的含量這不能形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。Xu等[32]制備了多孔石墨烯并與Super P一起加入磷酸鐵鋰電極中，多孔石墨烯本身具有大量孔結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，Super P填補(bǔ)了石墨烯與磷酸鐵鋰顆粒間的孔隙，形成穩(wěn)定的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。在1C下循環(huán)50周的容量保持率為95.9%。

石墨烯與碳納米管或碳纖維組合的二元結(jié)構(gòu)屬于“線-面”接觸模式對(duì)電極的導(dǎo)電性改善也是非常明顯的。如碳納米管與石墨烯對(duì)錳酸鋰電極的導(dǎo)電性提升[33]，內(nèi)阻比Super P電極降低60%，0.2C下比容量達(dá)到106.9mAh/g，同時(shí)這種混合導(dǎo)電劑還提高了極片的壓實(shí)密度約9%。石墨烯/碳納米管/炭黑導(dǎo)電劑在三元正極（NCM111）中也起著重要作用[34]，電極在0.1C下比容量達(dá)到164mAh/g，高于單獨(dú)使用單一導(dǎo)電劑電極，尤其是大倍率10下放電，比容量達(dá)到128mAh/g，比單一導(dǎo)電劑高出20%以上。

單純的石墨烯作為導(dǎo)電劑效果不明顯且成本較高。通過(guò)構(gòu)建二元或多元石墨烯導(dǎo)電劑體系既可以改善導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮石墨烯的優(yōu)點(diǎn)，又能降低使用成本。目前石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑在正極材料中的應(yīng)用正逐步得到產(chǎn)業(yè)界的認(rèn)同，可以認(rèn)為石墨烯導(dǎo)電劑是石墨烯在新能源領(lǐng)域的最大應(yīng)用領(lǐng)域。目前青島昊鑫科技、寧波墨西科技、哈爾濱萬(wàn)鑫石墨谷和常州第六元素材料等公司推出的各種石墨烯基導(dǎo)電劑產(chǎn)品已經(jīng)得到了應(yīng)用。產(chǎn)品可以根據(jù)客戶(hù)需求定制，導(dǎo)電漿料價(jià)格大約在40～60元/kg。

3.4 石墨烯在鋰硫電池中的應(yīng)用

除了鋰離子電池以為，石墨烯在鋰—硫電池中得到了極好的應(yīng)用，如采用硫/活性炭/石墨烯氣凝膠結(jié)構(gòu)制備了比容量高、循環(huán)耐久性好的鋰/硫電池電極。復(fù)合材料具有清晰的互連導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)還原誘導(dǎo)自組裝制備得到致密的多孔結(jié)構(gòu)。氧化石墨烯表面存在氧官能團(tuán)，不僅提高了正極的導(dǎo)電性，而且有效地抑制了多硫化物的溶解和穿梭。將活性炭引入正極后，在單個(gè)石墨烯板之間形成水平和垂直連接，從而形成穩(wěn)定的三維互連石墨烯骨架。

4 結(jié)論

石墨烯具有較大的比表面積、良好的導(dǎo)電性和機(jī)械性能、較高的化學(xué)穩(wěn)定性，是解決鋰離子電池的可逆比容量低、倍率性能差、低溫性能差、循環(huán)壽命短及安全性能較差的問(wèn)題的可行方案。但是石墨烯仍然存在較多問(wèn)題，制約了其在鋰離子動(dòng)力電池中的應(yīng)用，如工業(yè)化規(guī)模合成方法、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的一致性、成本和環(huán)保等。

鋰離子動(dòng)力電池是一項(xiàng)復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品，需要對(duì)每一種原料和每一步工藝精確控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的一致性、穩(wěn)定性和安全性。石墨烯需要通過(guò)規(guī)?；煽刂苽?，得到價(jià)格低廉、物性一致的高質(zhì)量產(chǎn)品才能滿(mǎn)足鋰離子動(dòng)力電池的需求。

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