石墨烯及其在锂电池领域的应用2017报告资料
综述移动终端锂电池突破之石墨烯电池
综述移动终端锂电池突破之石墨烯电池作者：吴凯倪子婷陈谦谦来源：《科学与信息化》2017年第25期摘要如今智能手机和平板电脑已被广泛使用和普及，移动终端作为简单便携式通讯娱乐设备已有几十年的发展历史。
如今的移动终端设备已有翻天覆地的变化，但作为其必要构成部分之一的锂电池却一直未有着巨大的革命性突破。
现有的锂电池显然有点跟不上我们移动终端长续航的需求了，然而近两年来有一种新型的电池出现在我们生活中——石墨烯电池。
关键词移动终端；锂电池；石墨烯电池前言随着科学技术的发展，移动终端的功能日益丰富和完善。
但是现有的锂电池似乎却不能有更好的能力去支撑移动终端长时间的使用，但石墨烯电池却能打破锂电池现有的一些瓶颈，比如容量小，充电慢等。
因此石墨烯更能满足人们对移动终端使用需求，现有的石墨烯电池技术还不是很成熟，并没有大面积的商业化使用，不过我相信石墨烯电池会取代锂电池而引领终端电池技术数年。
1 终端锂电池的原理、现状与瓶颈1.1 终端锂电池的原理锂电池通常分为锂金属电池和锂离子电池。
锂金属电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池[1]。
而锂离子电池则以锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料。
现在手机锂电池正极材料由于技术的突破越来越丰富多样，也越来越稳定。
负极材料一般来说都采用石墨，材料稳定而且成本也较低，但近年来有研究发现钛酸盐可能是更好的负极材料。
锂电池在充电过程中通过充电器发送的电流对锂离子（Li+）施加推力，从正极穿过电解质到达负电极后，以电化学能的形式存储起来。
当没有更多的锂离子从正极流向负极时。
当锂电池处于放电过程中，附着在负电极的锂离子开始迁移回正电极，这一过程被称为放电。
终端电压持续下降，最终降为零时，则需要再次充电。
1.2 手机锂电池的现状与瓶颈锂离子电池作为化学储能方式得到应用和发展相对较晚，但因其重量轻、比能量、比功率高和寿命长等特点被视为最具竞争力的电化学储能技术之一。
石墨烯复合材料的研究及其应用
石墨烯复合材料的研究及其应用任成，王小军，李永祥，王建龙，曹端林摘要：石墨烯因其独特的结构和性能，成为物理化学和材料学界的研究热点。
本文综述了石墨烯复合材料的结构和分类，主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料。
并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。
关键词：石墨烯；复合材料；纳米粒子；含能材料Research and Application of Graphene compositesABSTRACT: Graphene has recently attracted much interest in physics,chemistry and material field due to its unique structure and properties. This paper reviews the structure and classification of graphene composites, mainly inclouding graphene-nanoparticles composites, graphene-polymer composites and graphene-carbonmaterials composites. And resume the application of graphene composites in the field of catalysis, electrochemistry, biological medicine and energetic materials.Keywords: graphene; composites; nanoparticles; energetic materials石墨烯自2004年曼彻斯特大学Geim[1-3]等成功制备出以来，因其独特的结构和性能，颇受物理化学和材料学界的重视。
关于石墨烯电池的调研报告
关于石墨烯电池的调研报告0引言《世界报》的一则关于西班牙Graphenano 公司同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池的消息，引起了世界各地的转发与评论，该消息称石墨烯聚合材料电池能够提给电动车1000公里的续航能力，而其充电时间不到8分钟。
为调查此消息的真实性与石墨烯聚合材料电池的可行性，于是检索、收集了大量的资料，并总结做出了自己的调查结果。
1石墨烯简介石墨烯（Graphene ）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二維材料。
石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因「在二维石墨烯材料的开创性实验」为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收%的光；导热系数高达K m W ⋅/5300，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过s V cm ⋅/215000，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约m ⋅Ω-810，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。
因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。
由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
特斯拉CEO 马斯克近目在接受英国汽车杂志采访时表示，正在研究高性能电池，特斯拉电动车的续行里程很快将能达到800公里，比目前增长近70％。
其表示，特斯拉始终致力于打造纯电动汽车，将继续革新电池技术，不考虑造混合动力车。
特斯拉Model3电动汽车的续行里程有望达N320公里，售价约为万美元。
[]《功能材料信息》 2014年第11卷第4期 56-56页据悉，石墨烯兼具高强度、高导电性、柔韧性等优点，应用于锂电池负极材料后，可大幅度提高其电容量和大倍率充放电性能 ，或成特斯拉电池的理想材料。
石墨烯
石墨烯与其他碳元素的区别
在近20年中，碳元素引起了世界各国研究人员的极大 兴趣。自富勒烯和碳纳米管被科学家发现以后，三维 的金刚石、“二维”的石墨、一维的碳纳米管、零维 的富勒球组成了完整的碳系家族。其中石墨以其特殊 的片层结构一直以来是研究的一个热点。石墨本体并 非是真正意义的二维材料，单层石墨碳原子层 (Graphene)才是准二维结构的碳材料。石墨可以看成 是多层石墨烯片堆垛而成，而前面介绍过的碳纳米管 可以看作是卷成圆筒状的石墨烯。当石墨烯的晶格中 存在五元环的晶格时，石墨烯片会发生翘曲,富勒球 可以便看成通过多个六元环和五元环按照适当顺序排 列得到的
6、石墨烯动力锂电池 10分钟就能完成充电， 还不损害电池使用寿命 。 刘兆平说，利用石墨烯 制成的石墨烯动力锂电 池，电池极片的导电性 能更高，电池内的电阻 更小，蓄电能力、快速 充放电能力比普通锂电 池强得多
作为一种性质独特的新兴材料，关于石墨烯应用的研究层出不穷 。 如果说瓦特发明蒸汽机改变了世界,是第一次工业革命,法拉第发明 了电磁感应,引发第二次革命,半导体引发第三次革命,石墨稀将引发 第四次革命。
石墨烯量子点材料及在电源中的应用
石墨烯量子点材料及在电源中的应用谢观水;郝凡;路凯峰;张坚【摘要】介绍石墨烯量子点(GQD)材料的几种合成方法:电化学法、酸氧化法、水热/溶剂热法、微波/超声波法和溶液化学法等.综述GQD材料在燃料电池、超级电容器、有机太阳电池和染料敏化太阳电池等电源中的应用,展望GQD材料在电源中的应用前景.%The synthesis methods of graphene quantum dot (GQD) such as electrochemical scissoring,acid oxidation cutting,hydrothermal and solvothermal cutting,microwave and ultrasonic shearing,synthesis by chemistry solution were introduced.The applications of GQD in fuelcell,supercapacitors,organic solar cells and dye-sensitized solar cells were reviewed.The prospect of GOD applied in power source was suggested.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】4页(P370-373)【关键词】石墨烯量子点;合成;电源;燃料电池;超级电容器;太阳能电池【作者】谢观水;郝凡;路凯峰;张坚【作者单位】桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TM533;TM911.4;TM914.4石墨烯量子点(GQD)材料是在石墨烯的二维结构基础上，降低维度形成的一种准零维材料，具有石墨烯材料导电速度快[1]、导热能力好[2]、力学强度大和比表面积大[3]等优点，同时，具有量子点特有的可调谐的光学特性、发光效率较高等优点，在生物传感器、分子探针、光催化、太阳电池和柔性光电材料等[4]领域具有广阔的应用前景。
什么是石墨烯电池
什么是石墨烯电池
石墨烯电池是一种基于石墨烯材料制作的新型电池。
石
墨烯是由碳原子构成的单层二维材料，具有优异的电导性、高表面积和机械强度等特点，因此被广泛应用于电池领域。
传统电池中常用的电极材料如石墨、钴酸锂等存在着容
量和寿命限制，而石墨烯作为新材料，具有很大的应用潜力。
石墨烯电池在电极材料和电解质方面都存在突破性的改进，从而提高了电池的性能。
石墨烯电池的电极材料采用了石墨烯薄片，其具有优异
的导电性和可调控性，能够提供更高的容量和更长的循环寿命。
石墨烯电极能够有效提升电池储能密度，使电池更加轻薄，适用于便携设备和电动车等领域。
除了电极材料，石墨烯电池还采用了新型的电解质，以
提高电池的离子传输速度和电池的稳定性。
传统电解质通常存在着电解液溶解性差、易燃爆等问题，而石墨烯电池使用的新型电解质能够解决这些问题，提高了电池的安全性和可靠性。
石墨烯电池的应用领域广泛，可以用于手机、平板电脑、电动车、储能设备等各种电子产品和能源存储领域。
其具有高性能、快速充电、长寿命、良好的安全性等特点，将对电池技术的发展起到重要的推动作用。
总之，石墨烯电池是一种基于石墨烯材料制作的新型电池，具有优异的电导性和高表面积等特点。
通过改进电极材料和电解质，石墨烯电池能够提供更高的容量和更长的循环寿命。
其应用领域广泛，将在电子产品和能源存储领域发挥重要作用。
石墨烯应用产物
石墨烯应用产物1. 电子技术领域石墨烯的出色导电性使其成为电子技术领域的理想材料。
石墨烯的电子迁移率比硅高得多，这意味着它能够更快地传输电子。
因此，石墨烯可用于制造更快速的电子设备，如晶体管和集成电路。
此外，石墨烯透明且柔韧，因此可用于制造灵活的电子设备，如可弯曲的显示屏和电子皮肤。
2. 光学领域由于石墨烯具有出色的光学特性，它在光学领域也有许多潜在应用。
石墨烯是一种透明材料，但却能吸收到可见光中的2.3%的光线。
这意味着石墨烯可以用于制造高效的太阳能电池或光伏材料。
此外，石墨烯的非线性光学特性使其成为制造激光器和光学调制器的理想材料。
3. 能源领域石墨烯在能源领域也有许多潜在应用。
由于其出色的导电性和热性能，石墨烯可以用于制造更高效的电池和储能设备。
石墨烯还可以用作催化剂，促进化学反应的进行，因此可用于制造更高性能的燃料电池和催化剂。
此外，石墨烯也可以用于制造更轻、更坚固的风力涡轮机叶片，提高风能利用效率。
4. 生物医学领域石墨烯在生物医学领域也有许多潜在应用。
石墨烯具有优异的生物相容性和生物兼容性，因此可以用于制造生物医学传感器和医疗设备。
石墨烯的高比表面积和吸附能力使其成为制造药物传递系统和生物成像剂的理想材料。
此外，石墨烯还可以用于制造高效的人工器官和细胞培养基质。
5. 环境保护领域石墨烯在环境保护领域也有许多潜在应用。
由于其高吸附能力和化学惰性，石墨烯可以用于净化水和空气，去除其中的有害物质。
石墨烯还可以用于制造高效的环境监测设备，监测大气中的污染物和水中的有害物质。
此外，石墨烯还可以用于制造高效的环境保护材料，如防腐蚀涂料和防霉材料。
总之，石墨烯具有许多优异的特性，使其成为许多领域的理想材料。
未来，随着石墨烯制备工艺的不断改进和石墨烯应用技术的不断成熟，相信石墨烯的应用产物将会不断涌现，并为我们的生活带来更多的便利和创新。
石墨烯及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用
2017年10月石墨烯及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用吉功涛(江苏省邗江中学,江苏扬州225009)摘要：石墨烯因其独特的二维空间网络结构[1]，有极大的比表面积，良好导电性能，是优异的电极材料。
可通过与金属氧化物复合的方法将其机械性能和导电性能的优势最大化。
本文对石墨烯的结构、性质、制备方法及其在锂离子电池负极材料方向上的应用进行了综述，提出其发展问题并对其发展前景进行展望。
关键词：石墨烯;锂离子电池;负极材料1985年克罗托、科尔和斯莫利发表关于发现富勒烯的论文，有关石墨微观结构的研究进入了人们的视野，此后1991年饭岛澄男成功制备碳纳米管推动了碳纳米管相关研究的发展，至2004年Geim 、Novoseiov 用机械剥离法成功制备石墨烯，学术界又掀起了针对石墨烯的研究热潮[1-2]。
如今，石墨烯的应用种类越来越多，研究越来越深入。
将石墨烯及其复合材料在锂离子电池负极中应用是现在一种前景和可行性都非常优秀的方案。
1石墨烯的空间结构及性质石墨烯是由单层碳原子以sp 2杂化形式成键形成的具有蜂窝状六边形结构的二维原子晶体[2]。
它能承载远大于其自身重量的物体，实验数据显示1m 2石墨烯能承受4kg 的重量而其面质量仅为0.77mg [2]足以证明其具有优异的机械性能,同时石墨烯理论比表面积达到2630m 2/g [3]。
以上石墨烯的性质体现其在复合材料领域有很大的应用价值。
石墨烯导电性能良好，其导电率能达到106S/m [4]，可作为良好的电极材料。
此外，石墨烯还具有优良的导热性以及透光性。
其透光率达到97.7%，导热率为5×103W/mk ，理论导热性能是铜的十倍多[3-5]，足以支持其在光学、热学领域的应用。
2石墨烯的制备方法机械剥离法是获取石墨烯成本最低的方法，通过对高定向热解石墨进行反复剥离获取石墨烯，运用此法得到的石墨烯能满足实验室需要，在本征石墨烯研究中应用广，但是受限于其制备规模，这种方法很难满足石墨烯的商业需求。
浅析石墨烯电极材料对电池性能的影响
176管理及其他M anagement and other浅析石墨烯电极材料对电池性能的影响王 剑，任 君（南宁职业技术学院，广西 南宁 530000）摘 要：石墨烯作为一种新型的纳米材料，由于其特殊的二维单层扩展碳结构、优异的导电性、导热性、韧性和强度，在功能材料、能源等领域得到了广泛的应用。
石墨烯在锂离子电池电极材料的优化和改进中受到广泛关注。
如果电极使用石墨烯材料或与其他材料结合，可以充分发挥其优势，在一定程度上提高电池的性能。
本文主要介绍了石墨烯在锂离子电池中的应用及其优点。
分析了石墨烯材料的优缺点、重点研究方向和应用前景，为今后石墨烯电池的开发和制备提供参考。
关键词：石墨烯；锂离子电池；正极材料；负极材料；复合材料中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）05-0176-2 收稿日期：2021-03作者简介：王剑，男，生于1982年，汉族，山西太原人，工学博士，工程师，研究方向：新材料制备。
1 石墨烯材料综述1.1 石墨烯概述石墨烯材料由基本的碳原子组成，其形状呈六角形。
组成与蜂巢相似的平面二维结构，属于纳米材料中的一种。
2004年，曼彻斯特大学的Andrehaim 和Konstantin 团队首次成功地采用机械剥离法，获取了石墨烯。
石墨烯的发现者获得了2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是一种由一层碳原子组成的新材料。
碳原子在参与杂化的过程中以SP2的形式，使电子能够保证顺利传导。
石墨烯材料的导电性良好，是目前已知材料中电阻率最低的一类导电材料。
石墨烯由于其特殊的纳米结构和优异的物理化学性能，在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能、传感器等领域显示出巨大的潜力。
1.2 石墨烯的特点1.2.1 超大比表面积石墨烯材料的比表面积非常大，可达到2600m 2/g，当其他材料与石墨烯材料相结合后能够最大程度的提高其比表面积。
其他材料的相互作用分布在石墨烯片的表面或片间，石墨烯材料本身已发生团聚现象，当与其它材料复合时能够降低其团聚倾向。
石墨烯导电浆料的相关应用介绍
石墨烯导电浆料的相关应用介绍石墨烯导电浆料指的是将石墨烯作为导电材料将其分散于溶剂中并制成的稳定分散液体，是一种新型的导电材料。
由于石墨烯的高导电性和高机械强度，石墨烯导电浆料在很多领域都有广泛的应用。
本文将介绍石墨烯导电浆料在电子、医疗、环保等领域的应用。
电子领域石墨烯导电浆料在电子领域有广泛的应用，包括电子产品的制造和充电设备的改善。
在电子产品领域，石墨烯导电浆料可以作为导电墨水和电极材料应用于印刷电路板（PCB）制造中。
由于石墨烯导电浆料的高导电性和高机械强度，制成的电子产品具有更好的电性和更高的可靠性，提高了印刷电路板的质量。
在充电设备改善方面，石墨烯导电浆料可以制成高性能的导电膜，通过提高充电设备的导电性能来提高充电效率、降低能量损失和延长使用寿命。
医疗领域石墨烯导电浆料在医疗领域也有较为广泛的应用，可以用于制作高性能的医疗电极和传感器。
石墨烯导电浆料制成的医疗电极可以用于人体内部的电生理检测和神经刺激。
由于其高导电性和高可靠性，石墨烯导电浆料制成的医疗电极可以提高传感器的稳定性和灵敏度，减少因传感器失效而导致的操作失败和事故发生。
此外，石墨烯导电浆料还可以制成医用纳米传感器，用于监控人体的生命体征和健康状况，有望在医疗现代化领域产生深远的影响。
环保领域石墨烯导电浆料在环保领域中也具备非常重要的应用价值。
可以用于制造高效的电化学催化剂和能源设备。
石墨烯导电浆料制成的电化学催化剂具有较高的催化活性，并能有效降低化学反应的能量消耗。
可以用于环境治理、废水处理等领域，有望大大降低废水处理成本和提高处理效率。
此外，石墨烯导电浆料还可以制成高效能源设备，如太阳能电池、锂电池和超级电容器等，有助于推进绿色能源技术的发展和普及。
总结石墨烯导电浆料作为一种新型的导电材料，在电子、医疗和环保等领域都有广泛的应用前景。
随着相关技术的不断改进和发展，石墨烯导电浆料在更广泛领域中的应用价值也将不断提升，对于社会经济发展和人类福祉的提升都将起到积极的促进作用。
石墨烯的制备及其电化学性能
石墨烯的制备及其电化学性能一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，便因其独特的结构和优异的性能引发了全球范围内的研究热潮。
石墨烯以其高导电性、高热导率、高强度以及良好的化学稳定性等特性，在材料科学、电子学、能源科学等多个领域展现出巨大的应用潜力。
特别是在电化学领域，石墨烯因其高比表面积、优良的电子传输性能和化学稳定性，被广泛应用于电极材料、储能器件以及电化学传感器等方面。
本文旨在全面介绍石墨烯的制备方法及其电化学性能。
我们将概述石墨烯的基本结构和性质，以及其在电化学领域的应用背景。
随后，我们将详细介绍石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点及适用范围。
接着，我们将重点探讨石墨烯在电化学领域的应用，包括其在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等储能器件中的性能表现，以及其在电化学传感器中的应用。
我们将对石墨烯的电化学性能进行综合分析，展望其在未来电化学领域的发展趋势和应用前景。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，根据其制备原理，主要可以分为物理法和化学法两大类。
物理法：物理法主要包括机械剥离法、取向附生法和碳纳米管切割法等。
机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料。
取向附生法则是在一定条件下，使碳原子在金属单晶（如Ru）表面生长出单层碳原子，然后利用金属与石墨烯之间的弱相互作用，将石墨烯与金属基底分离。
碳纳米管切割法则是通过切割碳纳米管得到石墨烯纳米带。
化学法：化学法主要包括氧化还原法、SiC外延生长法、化学气相沉积法（CVD）等。
氧化还原法是通过将天然石墨与氧化剂反应，得到氧化石墨，再将其进行热还原或化学还原，从而制备出石墨烯。
SiC外延生长法是在高温条件下，使SiC中的Si原子升华，剩余的C 原子在基底表面重新排列，形成石墨烯。
石墨烯锂电池技术正在彻底改变电动自行车电池
烯中的碳原子有超导电性，因此石墨烯
石墨烯纳米锂电池技术在电动自行
纳米技术的加入为锂离子电池带来了前 车电池领域的应用首先极大地提升了电
所未有的性能。
Байду номын сангаас
池的能量密度，甚至提高了 2.5 倍之多！
一位电动自行车电池领域的专家告 “该厂家生产的 18650 型石墨烯锂电池
诉我们，电池技术取得了重大突破“。我们 的能量密度比 3.5 Ah 的 18650 锂电池
期盼已久的技术，如今终于出现了。”他说， 高了约 2.5 倍。在投产初期，其每千瓦时
“多年以来，我一直在撰写文章探讨不久 的价格将至少与锂电池相同，但随着时间
的将来即将出现的突破性进展。结论通常 推移，产量上升，其价格也会随之降低。我
是，在实验室阶段一切都看起来十分合 估计，从 2021 年 初开始，这种电池的价
（来源：）
2019.4 73
石墨烯资源产业联盟”。这一非政府组织 旨在推动石墨烯资源的工业化，而中国是 世界上石墨烯蕴藏量最大的国家之一。
石墨烯在自行车产品中的 应用
在自行车行业内，石墨 烯的工 业化 进程已经开启了，因为 Vittoria 公司已经 生 产出了许多石墨 烯产品。该公司早在 2013 年就开始对石墨烯进行研究，如今 在多个国家拥有原始石墨烯微片的销售 权。这家轮胎及轮组制造商曾试图在碳纤 维轮组的轮胎和复合材料中添加石墨烯。 对于自行车行业的其他企业来说，将石墨 烯与他们的产品结合有着无限的可能，石 墨烯为碳纤维车架、复合材料制品和纺织 品带来了前所未有的性能。由于石墨烯也 是一种超导体，所以它同样会在电动（电 动自行车）零部件领域大放异彩。
理，但却无法产生任何实际应用效果，而 格将会逐渐降低至比锂电池还便宜 40%
石墨烯的研究及应用
归功于其在纳米级别上的微观扭曲。研究发现，石墨烯的热导率可达 5000 W/m· K，是
金刚石的 3 倍。
2.3 光学性质 石墨烯具有特殊的光学性质。根据计算，单层石墨烯可以吸收 2.3%的可见光，其 不透明性与入射光波长无关，与石墨烯层数具有线性关系。石墨烯在从可见到近红外 波段的光照下很容易达到饱和，石墨烯的这一性质使其可用作光纤激光器锁模的可饱 和吸收体，可产生超快激光。 2.4 电学性质 稳定的晶格结构赋予石墨烯优异的导电性能。石墨烯的室温载流子迁移率实测值 达 15000cm2/V· s ，是当前已知的具有最高迁移率的锑化铟材料的两倍。石墨烯载流
进行氧化插层，再辅以超声波等手段将其分散为单片层状态。 氧化石墨烯的还原是指采用还原剂或者光、热等将其片层表面的含氧基团除去，恢 复其 sp2片层结构，并使其性能得到一定程度的恢复。 采用该法制备的石墨烯在电导率等物理性质上与剥离法制得的石墨烯仍有相当的差 距，但其可以实现石墨烯的大规模制备，而且表面基团的存在为石墨烯性能的进一步 调控提供了基础，因此仍是非常有应用前景的一种方法。
4.2 电化学催化
石墨烯基材料的电催化作用来自两个不同途径。一方面，石墨烯或其衍生物自身
有极好的催化性质。另一方面，在石墨烯上沉积无机金属，尤其是贵金属纳米颗粒， 形成石墨烯衍生物，由于贵金属纳米颗粒有着极好的催化活性，因此形成的石墨烯衍 生物呈现出新的电催化性质。 4.3 电化学发光
电化学发光是一种通过电化学激发反应产生化学发光的现象。电化学发光传感器
度进行控制。采用外延生长法可以制备尺寸较大的石墨烯片层，且具有较好的电学
特性，石墨烯具有取代传统半导体的潜力。
3.3 化学气相沉积(CVD)法 CVD法是一种常用的半导体沉积技术。该法制备石墨烯有碳源与催化剂两个关 键因素。目前常用的碳源包括甲烷、乙烯、乙炔、乙醇、环己烷等，催化剂可为铜、
石墨烯在锂离子电池电极材料中的应用
石墨烯在锂离子电池电极材料中的应用沈文卓;郭守武【摘要】随着电子产品的普及,对锂离子电池的可逆容量、倍率充放电能力和循环稳定性提出了更高的要求.石墨烯由于其独特的电子共轭态和单一的原子层结构,具有优越的电子迁移性、大的表面积和良好的热和化学稳定性.因此,众多研究者致力于借助石墨烯的独有特性来改善锂离子电池正极和负极材料的综合电化学性能.本文对石墨烯在锂离子电池正负极材料中的应用情况以及面临的主要问题做了简要综述.%It is challenging to develop lithium ion batteries (LIBs) possessing simultaneously large reversible capacity,high rate capability,and good cycling stability.Graphene sheets,owing to the unique electronic conjugate state within the basal plane and also the single atomic layered morphology,have superior electronic mobility,large surface area,and decent thermal and chemical stability.Hence,many works have been devoted to the improvements of the cathode and anode materials with graphene.In the work,the achievements and the main problem in the area are overviewed.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2017(036)009【总页数】4页(P79-82)【关键词】石墨烯;正极材料;综述;负极材料;电化学性能;锂离子电池【作者】沈文卓;郭守武【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】O613.71与其他种类的二次电池相比，锂离子电池具有高能量密度、高电压、无记忆效应、低自放电率等优点[1-2]，在日用电子产品（如手机、手提电脑、摄像机、电玩）、电动汽车(EV/PHEV/HEV)以及储能电站等领域得到普遍应用。
石墨烯在电池电极中的运用
扬州工业职业技术学院2017— 2018学年第二学期毕业设计（论文）（课程设计）课题名称：石墨烯在电池电极中的运用设计时间： 2017年10月15日-2018年5月10日系部：化学工程学院班级： 1502石油化工姓名：蒋添羽石墨烯在电池电极中是运用蒋添羽1502石油化工（本）【摘要】石墨烯是指从石墨上剥离出来是一层石墨薄片。
到如今为止，只有一种单个原子是厚度是最薄是。
那就是二维纳米碳材料，它是最基本是重复单元是有机化学中最稳定是苯环结构。
其中石墨烯具有许多优良是特性,比如厚度薄重量轻,具有高导电性和导热性,较高是载流子迁移率,还有自由电子空间移动,强度高等,因此,快速崛起是材料科学和凝聚态物理领域是一颗新星在许多方面具有优良是应用前景,比如纳米电子设备、催化剂、电池、电容器、光电设备、还有新型复合材料和传感材料。
【关键词】石墨烯还原氧化锂离子电池Oily wastewater treatmentTianyu jiang1502PetrochemicalAbstract：Graphene refers to a layer of graphite flakes peeled off from graphite. So far, only one atom has the thinnest thickness. Two-dimensional carbon nanomaterials, the most basic repeating unit is the most stable benzene ring structure in organic chemistry. Graphene has many excellent properties such as thin and light, high electrical conductivity and thermal conductivity, high carrier mobility, free electron space movement, high strength, and therefore the rapid rise of materials science and condensed matter physics A new star has many promisingapplications such as nanoelectronics, catalysts, batteries, capacitors, optoelectronics, new composite materials and sensing materials.Key Words：Graphene reduction lithium-ion battery一、介绍碳是构成自然界中物质是基本元素之一，同时在人类是发展史中也扮演了重要是角色。
石墨烯在锂电池中的应用研究
石墨烯在锂电池中的应用研究石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体材料，具有出色的导电性、热导性、机械强度和化学稳定性。
由于其优异的性能，石墨烯在各个领域都引起了广泛的研究兴趣。
在锂电池领域，石墨烯也被认为是一种有潜力的材料，可用于提高锂电池的性能和稳定性。
首先，石墨烯可以作为锂离子电池负极材料来替代传统的石墨材料。
石墨烯具有高电导率和大的比表面积，使其具有优异的电化学性能。
相比传统石墨材料，石墨烯具有更高的锂离子嵌入/脱嵌容量和更快的离子传输速率。
因此，利用石墨烯作为负极材料可以提高锂离子电池的容量和循环寿命。
其次，石墨烯可用作锂离子电池正极材料的添加剂。
石墨烯的加入可以改善正极材料的电化学性能，如提高材料的电导率、缓解电极材料和电解液之间的应力差异以及提高电极材料的稳定性。
同时，石墨烯还可以增加电极材料的比表面积，提供更多的嵌锂位点，从而提高锂离子电池的容量。
此外，石墨烯还可以用于改善锂离子电池的界面问题。
锂电池往往存在电解液和电极材料之间的界面问题，如电解液的溶解、电解液的浸润性和锂离子的扩散等。
石墨烯可以通过覆盖在电极表面来改善界面问题，形成稳定且一致的电解液/电极界面，提高电极材料和电解液的相互作用能力，从而提高锂离子电池的性能和稳定性。
总之，石墨烯在锂离子电池中具有广泛的应用研究前景。
通过利用石墨烯的优异性能，可以显著提高锂离子电池的容量、能量密度、循环寿命和安全性。
然而，目前还存在一些困难和挑战，如大规模制备石墨烯、石墨烯的稳定性和与锂离子电池体系中其他元素的相互作用等问题。
因此，需要进一步开展研究来解决这些问题，并将石墨烯应用于实际的锂离子电池系统中。
纳米材料论文—石墨烯
纳米科技前沿Page1of 18题目：纳米材料——石墨烯摘要随着纳米材料的快速发展，纳米材料有着众多优秀的理化性质，同时，还包括在应用领域优秀的应用性能，本文从纳米材料的基本性质出发，叙述纳米材料的特有性质，继而本文叙述了对于标志这纳米材料发展的有着重要意义的三种材料——富勒烯，碳纳米管，石墨烯。
而本文的核心是关于目前最具前景的纳米材料——石墨烯。
石墨烯是一种碳纳米二维材料，原子以sp2杂化轨道方式构成，平面像六角的蜂巢结构，质料非常牢固坚硬，在室温状况，传递电子的速度比已知导体都快，而全材料仅一个碳原子厚度，是全世界已知材料最薄的材料。
本文从石墨烯的发展历史出发，叙述石墨烯的优异理化性质，最后叙述石墨烯的不同制备方法以及该方法的优劣之处。
关键词：石墨烯理化性质制备方法AbstractWith the rapid development of nanomaterials, nanomaterials have many excellent physical and chemical properties, as well as excellent application properties in the field of application. Starting from the basic properties of nanomaterials, this paper describes the unique properties of nanomaterials, and then describes three kinds of materials which are of great significance to mark the development of nanomaterials: fullerenes, carbon nanotubes, carbon nanotubes, Graphene. The core of this paper is about the most promising nano material graphene.Graphene is a kind of carbon nano two-dimensional material. The atoms are composed of SP2 hybrid orbitals. The plane is like a hexagonal honeycomb structure. The material is very firm and hard. At room temperature, the speed of electron transfer is faster than that of known conductors. The whole material is only one carbon atom thick, which is the thinnest known material in the world. Starting from the development history of graphene, this paper describes the excellent physical and chemical properties of graphene, and finally describes the different preparation methods of graphene and the advantages and disadvantages of this method.Key words: physical and chemical properties of graphene, preparation methods.目录1纳米材料概述 (4)1.1纳米材料 (4)1.2纳米材料的基本特性 (4)1.2.1 表面效应 (4)1.2.2 小尺寸效应 (4)1.2.3 磁学性质 (6)1.2.4 量子尺寸效应 (6)1.2.5 宏观量子隧道效应 (6)1.2.6 纳米材料奇特的物理性能 (7)1.3纳米材料的发展 (7)1.3.1 富勒烯 (7)1.3.2 碳纳米管 (9)1.3.3 石墨烯 (10)2石墨烯 (13)2.1石墨烯概述 (13)2.2石墨烯的性质 (13)2.2.1 结构性质 (13)2.2.2 电子性质 (14)2.2.3 其他性值 (16)2.3石墨烯的制备 (16)2.3.1 机械剥离法 (17)2.3.2 碳化硅表面外延生长法 (17)2.3.3 化学气相沉积法 (18)2.3.4 氧化石墨还原法 (18)3参考论文............................................................................................ 错误!未定义书签。
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流体剪切剥离
石墨烯
通过气体膨胀剥离法生产石墨烯纳米片
产量：100 吨/年 纯度：>99wt% （碳含量） 厚度：2-10 nm 直径：5-20μm （可调节） 密度：0.25g/cm3 体积电阻率：4*10-4 ohm.cm 方阻：100-300Ω/□
技术创新性与先进性
In this work, a supercritical CO2 exfoliation method is used to prepare graphene powder with layer number in the range of 1-10 in large scale. The advantages of this method are environmentally-friendly and the graphene with less defects.
钴价格昂贵 电解质相容 较差，放 全性能差，生产
性差
电电压低 技术门槛高
三种动力用正极性能比较
正极材料 能量密度 安全 循环寿命 成本
高低温性能
锰酸锂
居中
较好
一般
最低 高温下最稳定
三元材料
最高
一般
一般
最高
容易热分解
磷酸铁锂
最低
最好
好
居中
低温性能差
目前镍钴锰三元材料主要仍是和钴酸锂、锰酸锂等掺杂使用于手机、平板电 脑及小 型动力电池领域，未来的市场份额预计将进一步提高，新能源汽车 领域将成为其主要市场之一，而钴酸锂的市场份额将减少。
机动车尾气排放已成为大气污染重要来源！
锂电池的研究现状
锂电池的正极材料研究现状
分子式 电压平台
钴酸锂 (LCO) LiCoO2
3.7
镍钴锰酸锂 (NCM)
LiNixCoyMn1-xyO2
3.6
锰酸锂 (LMO) LiMn2O4
3.8
磷酸铁锂 (LFP)
LiFePO4
3.3
镍钴铝酸锂 (NCA)
LiNi0.7Co0.3xAlxO2
30000
最高
最好
硅 合金系负
800
60%
200
差
差
极
锡
600
60%
200
差
差
石墨烯用于锂离子电池-背景
目前电极材料的限制:
• 低电导率(10-10 S/cm） • 低离子迁移速率(10-16 cm2/s) • 结构稳定性(<500个循环)
研究状况:
1. 大量导电添加剂等额外组分，尤其对于纳米材料
负极材料性能对比
负极材料
负极材料 细分
比容量 （mAh/g）
首次效率
循环寿命 /次
安全性
快充特质
天然石墨 340-370 9人造石墨
中间相炭 微球
310-360 300-340
93% 94%
1000 1000
一般 一般
一般 一般
石墨烯 400-600 30%
10
一般
差
钛酸锂 钛酸锂 165-170 99%
机械剥离法 石墨
石墨 室温 简单
长 结晶度高
无污染 不适宜
超临界剥离法 石墨、介质流体
石墨 约40-70 OC
一步法 1-2h 结晶度高 无污染 适宜
石墨烯用于锂电池及电动汽车
满足国家需求
纯电动汽车
环保问题突出
国家在“十三五”发展规划中明确 提出“将重点发展纯电动汽车及插电 式混合动力汽车”。
由于石墨烯优异的导电特性可以大 幅度提升锂电池的性能，这为石墨烯 在新能源领域的应用提供了契机！
• 增强导电性
• 增加整体能量和功率密度
Li+
(固态 2. 有限的单位面积负载量
扩散)
• 减小传输距离，利于锂离子传输
• 提高能量密度
锂离子电池正极用导电材料的发展历程
第一代
第三代
第四代
石墨烯复合
碳纳米管
第二代
super p
瑞士特密高导电剂
乙炔炭黑
Super p
正极用石墨烯/碳纳米管复合导电浆料
方法 化学气相沉积法 氧化还原法
原料种类
金属基底、甲烷、 石墨、浓硫酸、
氢气、氩气等
高锰酸钾等
原料物质
甲烷
石墨
反应温度 生产工艺 生产周期
900-1000 OC 复杂，转移困难
长
0-100 OC 复杂（多步）
18h 以上
产品质量 高，呈膜状
结晶度低
环保影响
是否适宜 放大生产
无污染 不适宜
废液污染 较适宜
3.7
比容量
150
160
120
150
170
振实密度 2.8-3.0
2.0-2.3
2.2-2.4
1.0-1.4
2.0-2.4
优点
充放电稳 定，工艺
简单
电化学性能稳 定，循环性能
好
锰资源丰富。 价格较低， 安全性能好
高安全性， 环保长寿
高能量密度，低 温性能好
缺点
钴价格昂 贵，循环 寿命较低
能量密度低， 低温性能 高温性能差，安
G-CNT
CNT
30 G-CNT
炭黑
0度循环后阻抗
石墨烯/碳纳米管复合导电材料
在天津力神锂电池公司测试的结果
实验对比
正极
LMO
LMO
负极
LTO
LTO
导电剂
GN-M-A02
SP+KS-6
常温倍率充电
2016年8月
什么是石墨烯？
1789年 石墨
1985年 富勒烯
1991年 碳纳米管
2004年 石墨烯
1990年 诺贝尔奖
2010年 诺贝尔奖
石墨烯：是一种由碳原子构成的单层片状结构，且只有一个碳原子厚度的二维材料。 石墨烯集合世界上最优质的各种材料品质于一身，如果说20世纪是硅的世纪，神奇 的石墨烯则是21世纪新材料的宠儿。
纳米管
石墨烯
石墨烯和碳纳米管构成的导电网络
导电浆料能显著提高极片导电、导热和加工性能，减少导电剂和粘胶剂用量， 降低电池内阻，提高电池容量、倍率充放电能力、循环寿命及安全性。
和碳纳米管相比石墨烯复合导电材料的优势如下： 1. 增加导电通道；2. 减少碳纳米管团聚；3. 降低价格
石墨烯/碳纳米管复合导电浆料
石墨烯的制备方法
Bottom-up graphene （自下而
上）
化学气相沉积法
外延生长法
气体碳源做原料
溶剂热法
Top-down graphene （自上而下）
机械剥离法
氧化还原法 溶剂剥离法
石墨做原料
超临界剥离法
气体膨胀剥离法制备石墨烯
石墨原料
CO2分子插层
Green synthesis of graphene in large scale
• 普通碳纳米管
• 石墨烯/碳纳米管
特点： 可水相分散 或NMP分散
年产2000吨石墨烯/碳纳米管复合导电浆料
石墨烯/碳纳米管复合导电材料
mAh/g
160
实验室测量结果
140
120
100 炭黑
80
60
G-CNT CNT
40 0
10
20
循环次数
测试条件：0℃低温测量 正极：磷酸铁锂，负极：锂片
导电性