石墨烯暫不適合用于鋰電池材料的原由

石墨烯暫不適合用于鋰電池材料的原由。石墨烯電池材料的性能優異毋庸置疑，但是它是不是就一定適合用于鋰電池呢？將石墨烯材料用作電極材料或與其他材料的復合能夠在一定程度上發揮優點，對鋰電池性能的提升有一定的效果。

石墨烯暫不適合用于鋰電池材料的原由

1.成本問題

使用石墨烯作為導電劑成本比一般的炭黑高多了，鋰電池的成本是關鍵的控制因素，不降低原材料的成本，即使石墨烯電學性能再好，一噸幾十萬的成本消耗電池廠家也用不起。

2.工藝問題

石墨烯的片狀結構帶來的工藝問題緊要是電極漿料的制備。電極漿料要求具有很好的流動性、分散性和適宜的粘度。片狀石墨烯在電極漿料中的分散是個很棘手的問題，尤其是電極漿料無法添加分散劑來助分散。石墨烯的表面積很大，關于漿料的沉降穩定性有很大的影響，且無法保證各批次一致性，影響鋰電池性能。

3.其它因素

石墨烯的片狀結構抑制鋰離子的擴散，容易造成鋰電池極化嚴重，造成鋰電池容量降低。石墨烯表面豐富的官能團就是石墨烯表面的小傷口，添加過多不僅會降低電池能量密度，而且會新增電解液吸液量，另外一方面還會新增與電解液的副反應而影響循環性，甚至有可能帶來安全性問題。

石墨烯材料由于首次庫侖效率低、充放電平臺較高以及循環穩定性較差等缺陷并不能取代目前商用的碳材料筆直用作鋰電池負極材料。倘若綜合考量材料成本、加工工藝、出產性和電化學性能，筆者認為，石墨烯或者石墨烯復合材料實際用于鋰電負極材料的可能性很小產業化前景渺茫。

石墨烯在鋰電池材料中扮演的角色

●負極材料

石墨烯由于其神奇的二維結構、優異的電子傳輸能力以及超大的比表面積等優點極有潛力替代石墨成為新一代鋰電池負極材料。石墨烯的儲鋰機制與其他碳材料相近，充電時鋰離子從正極脫出經過電解質嵌入碳材料層間形成形成Li2C6，放電時鋰離子脫出返回正極。

●石墨烯作為導電劑

導電劑的首要作用是提高電子電導率，由于電解液是離子導電的，而電子是無法傳導的，故導電劑是促使電子快速穿過活物質到達集流體。另外，導電劑也可以提高極片出產性，促使電解液對極片的浸潤，降低電阻率，從而提高鋰電池的使用壽命。

●正極材料

關于鋰電池，可使用的正極材料應該滿足可逆容量大、電位高且穩定、無毒害、制作成本低等特點。目前較為常見的鋰電池正極材料多為磷酸鐵鋰材料，但LiFePO4的電導率差、鋰離子遷移率較低。若將LiFePO4材料與石墨烯復合，理論上可以改善其導電能力，提高倍率性能。

石墨烯鋰電池材料的使用前景

石墨烯作為一種新型納米材料,以其特殊的二維單層延伸碳結構、出色的導電性、導熱性、韌性及強度等優異性能,在功能材料、能源等多個范疇有著廣泛的使用前景。在石墨烯技術與使用方面，由于石墨烯使用在電子范疇還處在試驗階段，最快可實現產業化使用的范疇包括能源、環境和復合材料等范疇。

然而，在石墨烯電極材料開發的初級階段，仍有許多問題要處理，例如復合材料的循環性能由于材料微觀結構不可逆改變而嚴重下降；電池的倍率性能大小不夠理想；材料制備成本對實際使用推廣的局限作用等。

總結：石墨烯的振實和壓實密度都非常低，成本極其昂貴，根本不存在取代石墨類材料筆直用作鋰電池負極的可能性。石墨烯在鋰電池的使用比較多元化,目前已經實現商業化的是用在正極材料中作為導電添加劑，將來石墨烯前景無限。

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除