九龙证券|石墨烯作为锂离子电池负极材料的优缺点

随着研讨的不断开展，高功能锂电电极资料层出不穷。石墨烯的高导电性、高导热性、高比外表积、等许多优良特性，一定程度上对处理该问题有着非常重要的理论和工程价值。

 

石墨烯直接储锂的优点：

1） 高比容量：锂离子在石墨烯中具有非化学计量比的嵌入?脱嵌，比容量可达700~2000 mAh/g；

2） 高充放电速率：多层石墨烯资料的层距离离要显着大于石墨的层距离，更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌。大多研讨也表明，石墨烯负极的容量有540 mA·h/g左右，但因为其外表大量的含氧基团充放电过程中分解或与Li+产生反响构成电池容量的衰减，其倍率功能也遭到较大影响。

杂原子的掺杂带来的缺陷会改变石墨烯负极资料的外表描摹，从而改进电极-电解液之间的潮湿性，缩短电极内部电子传递的距离，进步Li+在电极资猜中的扩散传递速度，从而进步电极资料的导电性和热稳定性。

但石墨烯资料直接作为电池负极依然存在一些缺点，包含：

1）制备的单层石墨烯片层极易堆积，比外表积的削减使其丧失了部分高储锂空间；

2）首次库伦效率低，一般低于 70%。因为大比外表积和丰富的官能团，循环过程中电解质会在石墨烯外表产生分解，构成SEI 膜；同时，碳资料外表残余的含氧基团与锂离子产生不可逆副反响，构成可逆容量的进一步下降；

3）初期容量衰减快；

4）电压渠道及电压滞后。因而，为处理存在的这一系列问题，将石墨烯和其他资料进行复合制作成石墨烯基复合负极资料成为现在锂电池研讨的热门和锂电负极资料开展的一个方向。

对于锂电负极资料而言，过渡金属氧化物或具有前景的Si基资料进行石墨烯掺杂后在比容量、电压特性、内阻、充放电功能、循环功能、倍率功能等电化学功能方面现已表现出了优异的特性。石墨烯基中杂原子掺杂引入了更多的外表缺陷，进步石墨烯资料的电导率，得复合资料具有更优良的功能。

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