基于石墨烯的锂离子电池负极材料设计研究进展
高功率石墨电极在锂离子电池中的应用研究
高功率石墨电极在锂离子电池中的应用研究摘要：随着移动电子设备和电动汽车的快速发展，锂离子电池作为新一代高能量密度和高功率密度电池的代表，受到广泛关注。
而石墨电极作为重要的锂离子电池材料之一，在锂离子储能领域有着重要的应用价值。
本文旨在探讨高功率石墨电极在锂离子电池中的应用研究，并分析其优势与挑战。
引言：锂离子电池是一种以锂离子的嵌入/脱嵌过程来存储和释放电能的器件。
石墨电极作为锂离子电池的负极材料，具有很高的比能量和循环寿命，然而在高功率应用中的表现并不理想。
为了满足日益增长的高功率应用需求，研究人员开始寻找提高石墨电极功率特性的方法。
高功率石墨电极的开发将为电动汽车和可穿戴设备等领域的应用带来重要的突破。
1. 高功率石墨电极的优势和特点：石墨电极作为负极材料有着以下优势：1）丰富的资源，低成本制备；2）较高的比能量和循环寿命；3）良好的化学和物理稳定性。
而高功率石墨电极在这些基础上还具有如下特点：1）高电导率，有助于提高电池的输出功率；2）较低的内电阻，减少能量损失；3）良好的嵌入/脱嵌动力学特性，提高电池充放电速度。
2. 高功率石墨电极改进的方法：为了提高石墨电极的功率特性，研究人员采取了一系列改进方法，包括结构优化、添加剂掺杂和导电性调控等：1）结构优化：通过改变石墨电极的晶格结构和孔隙性质，提高锂离子扩散速率；2）添加剂掺杂：添加锂盐或其他金属氧化物等添加剂，改善石墨电极的电化学性能；3）导电性调控：通过控制石墨电极的导电性，降低内电阻并提高功率输出。
3. 高功率石墨电极的应用：在锂离子电池领域，高功率石墨电极已经得到了广泛的应用。
一方面，在电动汽车领域，高功率石墨电极可以提供更高的输出功率和更短的充电时间，以满足电动车辆对高功率的需求；另一方面，在可穿戴设备和移动电子设备领域，高功率石墨电极可以提高设备的使用时间和续航能力，提供更好的用户体验。
4. 高功率石墨电极的挑战和前景：尽管高功率石墨电极在锂离子电池中的应用取得了很大的成功，但仍然存在一些挑战：1）易发生石墨烯化，导致电化学性能损失；2）表面的锂离子聚集和金属锂枝晶的生长，导致安全性问题。
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用摘要：随着近几年石墨烯的研究进展，在复合材料领域石墨烯扮演的角色越来越重要。
随着科技的发展，锂离子电池应用的范围越来越广。
负极材料作为锂离子电池重要部分，越来越多的被人们研究开发。
基于此，文章就锂离子电池负极材料中石墨烯的应用加以分析和探讨。
关键词：锂离子电池；负极材料；石墨烯随着科技的发展，锂电池凭借高电压、高能量密度、良好的循环性能、低自放电等突出优势在人们生活中的应用越来越广泛。
在锂离子电池中电位比较低的一端叫负极，在原电池中起氧化作用。
锂电池中负极所需要的材料为负极材料。
根据实际生产中锂离子电池生产成本核算，负极材料成本约占比锂电池总成本的1/4~1/3，因此负极材料的研究至关重要。
一、什么是石墨烯石墨烯是由单层碳原子排列成六边形晶格而形成的一种异形体。
自然界中有许多它的“同胞兄弟”如石墨、钻石、碳、碳纳米管。
这些都是碳的其他异形体。
石墨烯他的化学结构很简单，作为一种新型的材料，将会变得极其容易获得，不会像之前难以获得的材料那么昂贵，这将会使价格变得低廉，也让人们更容易所接受。
再说它的空间结构，它的形状是一种类似足球比赛中守门员的球网，是一种薄膜，是一种六角型晶格平面的薄膜，是一种只有一个碳原子的厚度二维材料，是一种新型的、坚固的二维材料，这就区别了和三维材料的区别，在后面我们会说出石墨烯也是可以由二维材料变成三维材料的。
石墨烯具有一些不同于其他材料的一些特性，他是最坚固的材料，它能传导热量和电能，它几乎是透明的。
所以相较于之前用于储能材料，和用于光电催化方面的材料，石墨烯具有着一些得天独厚的优势，也意味这在这些方面上，石墨烯将会得到更为广泛的使用。
二、石墨烯的制备技术目前我们国家在研究石墨烯生产方法时主要有两个方向，分别是物理法制备和化学法制备。
利用微机械剥离法能够得到高质量的石墨烯，但是由于此种方法处理出来的石墨烯通常尺寸较小，应用范围不广阔因此并不适合大规模生产，目前比较适用的还是化学方法，化学方法总共分为两种，一种是化学气象沉积法，这种方法通常是用Ni，Ru等一些过度金属来做基底，在利用甲烷和乙烯等一些小分子来高温气态的条件下发生一些化学反映，在基底层可以生长出石墨烯，这种方法目前主要用来制备墨烯薄膜，但是由于使用过渡金属作为基底，成本相对比较高。
浅谈锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展
112AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车现代化社会，各种人工智能技术、大数据平台或者是电力能源的全面发展，都在不断的提高各行业内部运行设备所需要的电能，而对于目前使用广泛的电力能源储存设备锂离子电池，怎样在保障自身效益扩大的同时，满足不同消费群体的需求，还需要作出全面改革，例如：如何扩充储锂容量、提高倍率性能及循环稳定性等，而对锂离子电池关键构件进行分析，起到核心作用的就是石墨负极材料。
对此，石墨负极材料的性能，对锂离子电池后期发展和使用效益有着决定性作用。
再加上石墨导电效率优良，还具备良好的锂离子嵌入、脱出性能，多种优势条件也最终使得石墨变成锂离子电池体系当中使用率为最高、商业化程度为最广泛的负极材料。
但是由于受石墨微观结构客观因素影响，造成石墨理论储锂容量只能达到372mA.h/g，从而出现了电解液兼容性较差、体积膨胀率过高等问题，最终严重影响到了电极能量的密度以及循环稳定性。
对此，意识到问题的严重性，若是要想让实现石墨负极材料性能综合性提升，目前已有诸多国内外重量级研究人员投入到对石墨负极材料改性研究工作当中，也做到了多角度、多层面的研究分析，同时也取得了一定的成果。
1 锂离子电池的电化学机理及石墨嵌锂机制作为一种正常锂离子浓差电池，锂离子电池可分为正极、负极、隔膜、电解液等。
设置石墨负极、LiCoO 2正极，然后综合以上因素，研究锂离子电池的工作机制，可以看出，在对其进行充电期间，清晰看到锂离子在正极LiCoO 2晶格中顺利脱出，而后锂离子循序渐进扩散到电解液中，并在最后穿过隔膜而进入到石墨负极层。
整个过程中，为充分保障电荷之间平衡度，会有同等数量的电子在正极中释放出来，并从外电流路流到石墨负极中，此时会构建出一个回路整体[1]。
而在放电过程中，负极石墨层间的锂离子又开始慢慢脱出，再经电解液，最后返回并嵌入到LiCoO 2晶格中，此时电子会经外电流路传输到正极，这样就可以实现以此充电、放电循环。
《2024年基于石墨烯的锂离子电池负极材料的研究》范文
《基于石墨烯的锂离子电池负极材料的研究》篇一一、引言随着科技的发展和社会的进步，能源问题已成为全球共同关注的焦点。
锂离子电池因其高能量密度、长寿命和环保等优点，被广泛应用于电动汽车、电子设备等领域。
然而，传统锂离子电池的负极材料存在着一些不足，如容量低、循环性能差等。
因此，开发新型高性能的锂离子电池负极材料具有重要意义。
近年来，基于石墨烯的锂离子电池负极材料因其独特的结构和性能受到了广泛关注。
本文将重点研究基于石墨烯的锂离子电池负极材料，分析其制备方法、性能及改进方向。
二、石墨烯的基本性质与结构石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有优异的导电性、导热性、机械强度和较大的比表面积。
这些特性使得石墨烯在锂离子电池负极材料中具有巨大的应用潜力。
石墨烯的片层结构可以为锂离子提供更多的嵌入位点，从而提高电池的容量。
此外，石墨烯的优异导电性有助于提高电池的充放电速率。
三、基于石墨烯的锂离子电池负极材料的制备方法1. 化学气相沉积法：通过在高温下使碳源气体分解，并在基底上沉积石墨烯。
该方法可以制备出高质量的石墨烯薄膜，但成本较高，生产效率较低。
2. 液相剥离法：利用溶剂剥离石墨得到单层或多层石墨烯。
该方法工艺简单，成本低，但产物中杂质较多，影响电池性能。
3. 化学氧化还原法：通过化学氧化天然石墨得到氧化石墨，再通过还原得到石墨烯。
该方法工艺成熟，可实现大规模生产。
四、基于石墨烯的锂离子电池负极材料的性能研究基于石墨烯的锂离子电池负极材料具有较高的理论容量和良好的循环性能。
在充放电过程中，锂离子可以在石墨烯片层间嵌入和脱出，从而实现能量的存储和释放。
此外，石墨烯的优异导电性有助于提高电池的充放电速率，降低内阻。
然而，在实际应用中，还需解决石墨烯材料的一些问题，如容量衰减、循环稳定性等。
五、性能改进措施及研究进展针对基于石墨烯的锂离子电池负极材料存在的问题，研究者们提出了多种改进措施。
1. 纳米结构化：通过制备具有特殊纳米结构的石墨烯材料，如三维网络结构、多孔结构等，提高材料的比表面积和嵌锂能力，从而提高电池性能。
石墨烯负极材料
石墨烯负极材料石墨烯是一种由碳原子通过化学键连接形成的二维晶体结构，具有高度的机械强度、导电性和导热性。
石墨烯的发现引起了全球科学界的广泛关注，并被认为是未来材料科学领域的重要发展方向之一。
近年来，石墨烯在电池领域的应用也逐渐受到了人们的关注，特别是在负极材料方面的应用。
本文将介绍石墨烯作为负极材料的研究进展和应用前景。
一、石墨烯的优势作为一种新型材料，石墨烯具有以下优势：1. 高度的导电性和导热性。
石墨烯的电子在平面内运动受到很少的阻碍，因此具有极高的电导率和热导率，这使得石墨烯作为电池负极材料具有良好的传输性能。
2. 高度的机械强度。
石墨烯的单层结构非常薄，但具有高度的机械强度和韧性，这使得石墨烯在电池的循环过程中能够承受较大的应力和变形。
3. 高度的化学稳定性。
石墨烯的碳-碳键结构非常稳定，能够抵御化学腐蚀和氧化，这使得石墨烯在电池中能够长期稳定地工作。
二、石墨烯作为负极材料的研究进展目前，石墨烯作为电池负极材料的研究主要集中在以下几个方面： 1. 石墨烯的制备方法。
目前，石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法等，其中化学还原法是最常用的方法之一。
这些方法可以制备出高质量的石墨烯，为其在电池负极材料方面的应用提供了基础。
2. 石墨烯的改性。
为了进一步提高石墨烯作为负极材料的性能，研究人员对石墨烯进行了各种改性，如掺杂、氧化、还原等，以增加其容量、循环性能和稳定性。
3. 石墨烯的应用。
石墨烯作为电池负极材料的应用主要包括锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等。
研究表明，石墨烯作为负极材料具有高的比容量、良好的循环性能和高的放电平台，能够提高电池的能量密度和循环寿命。
三、石墨烯作为负极材料的应用前景随着人们对新型材料的需求不断增加，石墨烯作为负极材料的应用前景也越来越广阔。
石墨烯作为电池负极材料的应用前景主要体现在以下几个方面：1. 提高电池能量密度。
石墨烯具有高的比容量和良好的循环性能，能够提高电池的能量密度，满足人们对高能量密度电池的需求。
锂电池石墨烯负极材料生产项目可行性研究报告
锂电池石墨烯负极材料生产项目可行性研究报告可行性研究报告：锂电池石墨烯负极材料生产项目一、项目背景与目标随着移动电子设备和新能源汽车的普及，锂电池作为一种高能量密度的能源储存装置，需求量不断增加。
石墨烯是一种新兴材料，具有优异的导电性和机械性能，被广泛应用于新能源领域。
本项目旨在建设一座锂电池石墨烯负极材料生产基地，满足市场对于高性能锂电池的需求。
二、市场前景分析1.锂电池市场：锂电池市场近年来快速增长，主要驱动因素是新能源汽车市场的快速发展。
根据市场调研数据，预计全球锂电池市场规模将在2025年达到600亿美元。
2.石墨烯市场：石墨烯作为一种新兴材料，具有广阔的应用前景，尤其是在能源存储领域。
根据市场预测，2025年全球石墨烯市场规模将达到160亿美元。
三、技术可行性分析1.石墨烯制备技术：目前，石墨烯的制备主要有机化学还原法和化学气相沉积法。
这两种方法成熟且工业化程度较高，具备一定的规模生产能力。
2.锂电池应用技术：锂电池是目前广泛应用于移动电子设备和电动汽车等领域的能源储存装置，其技术已相对成熟。
石墨烯作为负极材料，在提高锂离子导电速度和储能密度方面具有独特优势。
四、投资可行性分析1.投资规模：初步估算，该项目投资规模约为5000万元人民币。
2.预期收益：根据市场需求和竞争对手分析，预计项目达到满产后，年销售收入约为8000万元人民币，净利润约为2000万元人民币。
3.投资回收期：按照预期净利润和投资规模计算，初步估计投资回收期在5年左右。
4.投资风险：该项目存在市场风险、技术风险和供应链风险等，但由于石墨烯材料具有广泛的应用前景和市场需求，投资风险可控性较高。
五、经济效益分析1.就业机会：预计该项目建成后，将直接提供100个就业机会，带动相关产业发展，间接创造更多就业岗位。
2.增加地方税收：项目投产后，将带动相关产业链的发展，增加地方税收收入。
3.推动区域经济发展：本项目的建设将进一步推动区域新能源产业的发展，提升整个区域的经济水平。
锂离子电池新型碳负极材料的研究
锂离子电池新型碳负极材料的研究锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池之一，其在移动电子设备、电动汽车以及储能系统中具有重要的地位。
然而，锂离子电池的性能仍然存在一些挑战，如容量衰减、寿命短等问题。
为了克服这些问题，研究人员一直在寻找新型的碳负极材料。
近年来，许多研究机构和学者都致力于开发新型碳负极材料，以提高锂离子电池的性能。
目前已经发现了许多有潜力的材料，如石墨烯、碳纳米管、多孔碳等。
这些新型碳负极材料具有独特的结构和性质，可以提高锂离子电池的能量密度、循环稳定性和快速充放电性能。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体结构材料，具有高导电性、高比表面积和优异的机械性能。
石墨烯作为锂离子电池负极材料的研究热点之一，已经取得了一些令人瞩目的成果。
研究人员通过改变石墨烯的结构和形态，成功地提高了锂离子电池的循环寿命和容量保持率。
例如，将石墨烯与硅纳米颗粒复合，可以有效缓解硅负极的体积膨胀问题，提高电池的稳定性和循环寿命。
碳纳米管是一种中空的碳纳米材料，具有优异的导电性和机械性能。
研究人员发现，将碳纳米管引入锂离子电池负极材料中，可以提高电池的循环稳定性和快速充放电性能。
此外，碳纳米管还可以作为导电网络，改善锂离子电池的电子传导性能。
多孔碳是一种具有高比表面积和丰富孔结构的碳材料。
研究人员发现，多孔碳可以提供更多的储存空间，增加锂离子电池的能量密度。
同时，多孔碳还可以提高电池的离子传输速度，改善电池的充放电性能。
除了上述提到的材料，还有许多其他新型碳负极材料被研究人员关注和探索。
例如，石墨烯氧化物、碳纳米球、碳纳米棒等材料都具有一定的潜力。
这些材料在锂离子电池领域的应用前景非常广阔，有望进一步提高锂离子电池的性能。
新型碳负极材料的研究对于提高锂离子电池的性能具有重要意义。
通过改变材料的结构和性质，可以有效地提高电池的能量密度、循环稳定性和快速充放电性能。
随着研究的不断深入，相信锂离子电池的性能将会得到进一步的提升，为电子设备和能源领域的发展做出更大的贡献。
锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展
锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展一、内容描述通过调整石墨晶体的结构，可以有效地提高其作为锂离子电池负极材料的性能。
通过施加高压等静压处理，可以减小石墨颗粒之间的嵌合程度，从而提高其电化学性能。
利用化学气相沉积法（CVD）制备的石墨负极材料具有更加规整的表面形貌，有利于锂离子的嵌入和脱出。
表面修饰是一种有效的改性和优化石墨负极材料的方法。
通过物理或化学手段，在石墨表面引入特定的官能团或纳米结构，可以提高其在锂离子电池中的稳定性。
利用有机溶剂或水溶性聚合物对石墨进行包覆处理，可以有效防止石墨表面的锂枝晶生长，从而提高电池的安全性。
石墨负极材料的颗粒形貌对其电化学性能也有重要影响。
通过控制石墨的成核、生长和集料过程，可以制备出具有一定形状、粒度和分布的石墨负极材料。
特定形貌的石墨负极材料具有更高的比表面积和更低的锂离子扩散电阻，有利于提高电池的能量密度和功率密度。
石墨负极材料的组成对其性能也有一定的影响。
通过添加其他元素或化合物，可以改善石墨负极材料的结构稳定性和电化学性能。
在石墨中添加硅、锡等元素，可以增加石墨的理论嵌锂容量；添加硫、氮等元素，可以作为锂离子电池的电解质和吸附剂，提高电池的循环稳定性。
《锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展》将围绕石墨负极材料的结构改良、表面修饰、形貌调控和组成优化等方面进行深入探讨，以期推动锂离子电池技术的不断发展和应用领域的拓展。
1. 锂离子电池的发展历程金属锂插层电池时代 (1970s1980s)：在该阶段，研究人员开始关注锂插层化合物，例如LiMn2O4等，作为新一代蓄电池的可行性。
这些早期的锂离子电池使用金属锂作为阳极，然而由于金属锂在充放电过程中会产生锂枝晶，导致电池循环性能较差，因此该方法并未实现大规模商业化应用。
锂离子动力电池的诞生 (1990s)：为解决金属锂插层电池存在的体积膨胀和锂枝晶问题，研究者们开始探索石墨类材料作为锂离子电池的负极。
天然石墨因其出色的循环稳定性、高比容量和低成本成为首选的负极材料。
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用研究进展
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用研究进展结合当前利用石墨烯材料特殊二维结构、优良物理化学特性来改善锂离子电池较低能量密度、较差循环性能等缺陷的研究热点，综述石墨烯材料及石墨烯复合材料在锂离子电池负极材料中的应用研究进展，指出现有电极材料的缺陷和不足，讨论作为锂离子电池电极的石墨烯复合材料结构与功能调控的重要性，并简要评述石墨烯在相关领域中所面临的挑战和发展前景。
标签：石墨烯;锂离子电池;负极材料石墨烯是一种结构独特并且性能优异的新型材料，它是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层二维蜂窝状结构，被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元[1，2]。
由于石墨烯具有高导电性、高导热性、高比表面积、高强度和刚度等诸多优良特性，在储能、光电器件、化学催化等诸多领域获得了广泛的应用，特别是在未来实现基于石墨烯材料的高能量密度、高功率密度应用有着非常重要的理论和工程价值。
理想的石墨烯是真正的表面性固体，其所有碳原子均暴露在表面，具有用作锂离子电池负极材料的独特优势：（1）石墨烯具有超大的比表面积，比表面积的增大可以降低电池极化，减少电池因极化造成的能量损失。
（2）石墨烯具有优良的导电和导热特性，即本身已具有了良好的电子传输通道，而良好的导热性确保了其在使用中的稳定性。
（3）在聚集形成的宏观电极材料中，石墨烯片层的尺度在微纳米量级，远小于体相石墨的，这使得Li+在石墨烯片层之间的扩散路径较短;而且片层间距也大于结晶性良好的石墨，更有利于Li+的扩散传输。
因此，石墨烯基电极材料同时具有良好的电子传输通道和离子传输通道，非常有利于锂离子电池功率性能的提高。
1 石墨烯直接作为锂离子电池负极材料商业化锂离子电池石墨负极的理论容量为372 mAh/g。
为实现锂离子电池的高功率密度和高能量密度，提高锂离子电池负极材料的容量是一个关键性问题。
无序或比表面积高的热还原石墨烯材料具有大量的微孔缺陷，能够提高可逆储锂容量。
因此，相对石墨材料，石墨烯的储锂优点有：（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，比容量可达到700～2000 mAh/g，远超过石墨材料的理论比容量372 mAh/g（LiC6）;（2）高充放电速率：多层石墨烯材料的面内结构与石墨的相同，但其层间距离要明显大于石墨的层间距，因而更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌。
纳米材料在锂离子电池中的应用研究进展
纳米材料在锂离子电池中的应用研究进展锂离子电池是目前最有前途的电化学储能设备之一，具有高能量密度、长寿命、无记忆效应等优点。
然而，锂离子电池存在的问题也不容忽视，其中最主要的就是其储能密度不足，导致电池容量有限。
为了克服这一难题，纳米材料被引入到锂离子电池中，作为各种电化学活性物质的载体，以期提高电池容量和循环性能。
近年来，围绕纳米材料在锂离子电池中的应用展开了大量的研究工作，并取得了一系列的研究进展。
1. 纳米二氧化钛纳米二氧化钛具有高比表面积和可调控的表面化学特性，可以提供丰富的反应位点，因此被广泛应用于锂离子电池中。
其中，最常见的应用是在锂离子电池的负极上作为锂离子的储存载体。
实验结果表明，由于纳米二氧化钛的高比表面积和可调控的表面化学特性，可以显著提高电池的循环性能和容量，将纳米二氧化钛引入锂离子电池，克服了传统的负极材料在储锂和释放锂过程中面临的种种困难，大大提高了电池的使用寿命和品质。
2. 纳米二氧化硅与纳米二氧化钛不同的是，纳米二氧化硅是一种典型的锂离子电池正极材料，其具有良好的电导率和较高的放电比容量。
实验表明，纳米二氧化硅可以在锂离子电池中形成细小的颗粒，并通过与锂离子的交换和嵌入来储存和释放锂离子。
纳米二氧化硅能够确保锂离子电池正极材料的高效储锂和释锂，提高了锂离子电池的电化学性能，阳极材料的循环性能和容量得到了极大的提高。
3. 纳米硅纳米硅是一种优秀的锂离子电池负极材料，其利用纳米材料带来的高比表面积和抗氧化能力，大大提高了负极材料的储能密度和循环性能。
纳米硅不仅能够激发锂离子在其表面区域的相变反应，还可以确保锂离子在与负极材料的反应中保持稳定，不会发生剧烈的化学反应。
由于纳米硅具有亲水性和亲疏水性的表面特性，可以根据电池的使用条件进行控制，从而实现良好的循环性能和容量。
4. 纳米石墨烯纳米石墨烯是一种新兴的锂离子电池电极材料，在其表面的氧基团、羟基和羰基等团簇可以作为锂离子和电子交换的反应位点，从而提高电池的放电容量和循环性能。
石墨烯锂离子电池负极材料专利技术分析
石墨烯锂离子电池负极材料专利技术分析石墨烯是一种由碳原子构成的单层六角蜂窝结构的二维纳米材料，具有高度的导电性、机械强度和化学稳定性，因此被广泛应用于多个领域，包括电子学、能源存储和传感等。
近年来，石墨烯被广泛用作锂离子电池的负极材料，以改善电池的性能和寿命。
本文将介绍石墨烯锂离子电池负极材料的专利技术分析，包括相关专利的数量、涉及的技术领域、优点和应用前景等。
专利数量根据智能货车专利检索系统的数据，截至2021年1月，全球已发布了超过6000项与石墨烯锂离子电池负极材料相关的专利。
其中，中国、美国和日本是专利发明数量最多的三个国家，分别占总专利数量的39.8％、22.6％和10.2％。
此外，韩国、德国和法国等国家的专利数量也较大。
技术领域材料合成：石墨烯锂离子电池负极材料的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法和化学氧化还原法等。
专利中也涉及基于纳米碳管和石墨烯复合的制备方法，以及将石墨烯、石墨和碳纳米管复合的方法等。
电化学性能的优化：运用石墨烯制成的锂离子电池负极，能够有效的提高电池的比能量和循环寿命。
专利中提出了多种方式去优化电化学性能，如优化石墨烯结构、增加表面积和改进导电机制等。
应用领域的拓展：除了在传统的锂离子电池领域，其它以电化学为主要工具的能量转化和存储领域也是石墨烯的应用重点。
例如，石墨烯作为电化学传感器和超级电容器电极材料的应用研究也取得了很大进展。
优点和应用前景1. 高比表面积及良好的导电性。
2. 优异的机械性能和化学稳定性。
3. 高的锂承载能力和锂扩散速率。
4. 可通过改变结构和氧化程度来调节其电化学性能和循环寿命。
基于以上的优点，石墨烯在锂离子电池领域的应用前景广阔。
随着对安全性和能量密度的要求不断提高，石墨烯锂离子电池负极材料的优越性能预计将进一步得到发展和应用。
此外，石墨烯还可应用于其它领域，如储氢、储能等，其应用前景十分广泛。
石墨烯在锂电池中的应用研究资料
石墨烯在锂电池中的应用研究资料石墨烯是一种由碳原子构成的单原子厚的二维材料，具有良好的导电性、热导性和力学性能，因此在电池领域具有广阔的应用前景。
本文将从石墨烯在锂电池正负极材料以及电解液中的应用角度，综述石墨烯在锂电池中的研究进展。
一、石墨烯在锂电池正极材料中的应用研究锂离子电池的正极材料主要有锂钴酸盐（LiCoO2）、锂铁磷酸盐（LiFePO4）等。
石墨烯在锂电池正极材料中的应用主要体现在两个方面：增强材料的导电性和改善电化学性能。
1.增强材料的导电性：石墨烯具有优异的电导率，将其与正极材料进行复合可以显著提高其导电性能。
例如，将石墨烯与LiCoO2进行复合制备出的复合材料可以提高锂离子的扩散速率和材料的导电性能，从而提高了锂电池的放电容量和循环寿命。
2.改善电化学性能：石墨烯与正极材料之间的复合可以提高材料的电化学性能。
石墨烯不仅可以增加正极材料的导电性，还可以改善其电化学反应的动力学过程，减小锂离子的插入／脱出电阻。
因此，利用石墨烯与正极材料的复合可以提高正极材料的容量、循环寿命和功率密度。
二、石墨烯在锂电池负极材料中的应用研究锂离子电池的负极材料主要有石墨等。
石墨烯在锂电池负极材料中的应用主要体现在以下几个方面：提高材料的电子传导性、增加锂离子的扩散速率、改善循环稳定性以及抑制锂金属的钝化现象。
1.提高电子传导性：石墨烯与石墨等负极材料的复合可以提高材料的电子传导性，从而降低电阻，改善电池的功率输出性能。
2.增加锂离子的扩散速率：石墨烯具有二维结构，可以提供更多的锂离子插入位点，增加锂离子的扩散速率，提高电池的充放电速度。
3.改善循环稳定性：石墨烯与石墨等负极材料的复合可以形成更稳定的结构，抑制材料的体积膨胀，从而提高电池的循环寿命。
4.抑制锂金属的钝化：在锂金属负极中加入石墨烯可以改善锂电池的充放电性能，减少锂金属负极表面的簧曲现象，提高电池的循环寿命。
三、石墨烯在锂电池电解液中的应用研究1.增加电解液的导电性：将石墨烯引入锂离子电池的电解液中可以提高电解液的导电性，减小电池的内阻，提高电池的放电容量和功率密度。
锂离子电池负极材料研究综述
锂离子电池负极材料研究综述随着电动汽车和可再生能源的快速发展，锂离子电池已经渐渐成为了能源存储领域的主流技术。
作为锂离子电池的重要组成部分，负极材料的研究和优化也一直备受关注。
本文将对当前锂离子电池负极材料的研究进展进行综述。
1. 石墨石墨是目前应用最广泛的锂离子电池负极材料，其优点是稳定性好、成本低廉。
然而，石墨负极材料的储锂容量较低，在高倍率下往往出现电化学性能下降、安全性差等问题。
因此，许多研究者试图改进石墨的结构和性能，以提高其电化学性能。
2. 硅基材料硅是一种优良的材料，因其高的储锂容量而备受关注，理论储锂容量可以达到3579mAh/g，是石墨的10倍以上。
然而，硅具有极强的体积膨胀性，很难在锂离子电池的循环过程中保持实际容量。
因此，针对硅材料的稳定性和循环性能，近年来涌现了许多研究成果。
常用的改进方法包括：掺杂、结构设计、纳米多孔、复合结构等。
3. 金属氧化物金属氧化物材料储锂容量高、稳定性好的优点，因此逐渐成为了锂离子电池负极材料的研究热点。
例如，Fe3O4、Co3O4等氧化物具有较高的储锂容量，可以作为替代石墨的材料。
然而，金属氧化物也存在由于循环而引起的容量衰减、体积膨胀等问题，这成为了限制金属氧化物应用的瓶颈所在。
针对这些问题，目前的改进方法主要涉及纳米化处理、涂覆保护等。
4. 碳基材料碳基材料因其纯净、多孔、可控的结构、良好的导电性和化学稳定性，被广泛应用于锂离子电池负极材料中。
其中，石墨烯等材料因其良好的电导率、高特异表面积以及良好的机械性能等优点，成为了研究的热点。
然而，碳材料的缺点也很明显，主要表现在性能稳定性较差、循环容量变化大等方面。
为了克服这些问题，有必要对碳材料进行表面修饰、杂化改性、结构设计等方面的改进。
5. 其他材料除了上述几种材料外，还有很多材料被应用于锂离子电池负极材料的研究中，例如Alloys、硫化锂、碱金属化金属等。
这些材料的研究相对成熟，但也存在一些问题，需要在实际应用中进一步调优。
石墨烯在锂离子电池中的应用研究
石墨烯在锂离子电池中的应用研究石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维材料，具有优异的导电和导热性能，透明性强，并且具有强大的力学韧性。
这些特性使得石墨烯在科学研究和各种应用领域都备受关注。
近年来，石墨烯在锂离子电池领域的应用也越来越受到重视。
本文将介绍石墨烯在锂离子电池中的应用研究进展。
一、石墨烯作为锂离子电池的电极材料目前，石墨烯主要应用于锂离子电池的电极材料中。
众所周知，锂离子电池的电极材料主要分为负极材料和正极材料。
石墨烯作为电池负极材料，具有以下优点：1.高比表面积：石墨烯可以实现单层碳原子的紧密排列，形成大量的微小孔隙和高表面积，这不仅可以提高电极表面容量，而且可以增加锂离子的扩散速度，提高电池的性能。
2.良好的电导性：石墨烯具有高导电性，能够提供良好的电子传输和电荷存储，减少电极内阻，从而提高电池的输出功率。
3.优异的力学性能：石墨烯的组成结构可以保持相对稳定，即使在长时间循环充放电的过程中也能保持结构完整性，从而延长电池的使用寿命。
虽然石墨烯作为电极材料具有许多优点，但是它也面临着一些挑战。
例如，石墨烯的制备和应用成本较高，需要进一步降低成本才能实现大规模商业化应用。
二、石墨烯增强锂离子电池正极材料除了作为负极材料，石墨烯中的碳纳米管和颗粒可以作为锂离子电池正极材料的补充，以增加其性能。
石墨烯包覆的锂离子电池正极材料可以提高锂离子的扩散速度和电池的能量密度。
石墨烯与锂离子电池正极材料的结合还可以降低电极材料的体积变化率，延长电池的使用寿命。
三、未来展望目前，石墨烯在锂离子电池领域的研究还处于起步阶段。
随着石墨烯技术的不断发展和成熟，石墨烯在锂离子电池领域的应用前景非常广阔。
未来，石墨烯技术还有许多发展空间，例如开发更经济实用的制备方法，探索更广泛的应用领域。
总之，石墨烯在锂离子电池中的应用研究为电池的性能和寿命提供了新的提升方案。
虽然存在一些挑战和难点，但是未来的发展和探索将为锂离子电池技术的进一步提升提供新的解决方案。
关于锂离子电池负极材料的研究分析
关于锂离子电池负极材料的研究分析摘要：锂离子电池是绿色环保的可充电电池系统之一，具有电压高，循环寿命长，毒性低和安全性高的优点。
负极材料是锂离子电池的重要组成部分，传统商业石墨具有价格低廉和导电性好的优点，是最广泛的工业负极材料。
然而，石墨的放电容量较低，这限制了其在高能量密度电池中的应用。
能够提供高放电容量的新型负极材料的开发已成为突破锂离子电池广泛应用限制的关键。
关键词：锂离子电池；负极材料；研究引言：锂离子电池的比容量主要取决于正负极材料。
正极材料已经达到其各自理论比容量极限的情况下，锂离子电池比容量的提升只能依靠负极材料的发展。
在新型碳材料中，石墨烯自诞生以来就受到了研究人员的青睐。
锂离子可以储存在石墨烯片的两侧。
基于双电层吸附结构，石墨烯的理论比容量非常高，相当于传统石墨负极的2倍。
一锂离子电池负极材料的基本特点锂电子电池负极材料对锂离子电池性能的提升有着十分重要的作用，锂电子负极材料在使用的过程中要具备以下几个条件：第一，锂离子负极材料要为层状结构或者隧道结构，这样结构能够使得锂离子脱嵌，并在锂离子出现脱出、嵌入时不会出现明显的结构变化，从而使得锂离子电池电极具备良好的充放电能量，提高电池的使用寿命。
第二，锂离子要能够尽可能多的完成嵌入和脱出，从而使得电子具有较高的可逆性。
同时，在锂离子脱嵌的过程中电池本身要能够实现平稳的充电和放电。
第三，第一次不可逆电池的放电量比较小。
第四，锂离子电池负极材料要具备较强的安全性能。
第五，锂离子电池材料和电解质溶剂的相容性比较好。
第六，锂离子电池负极材料资源获取丰富、多样，价格低廉。
二锂离子电池负极材料的基本类型（1）碳材料①石墨。
碳材料按照结构可以划分为石墨和无定形碳元素。
石墨是锂离子电池常用的碳负极材料，具备良好的导电性和结晶度，且石墨本身还具备完整的层状晶体结构，十分适合锂离子的嵌入和脱出。
在工业领域会选择多鳞片的石墨来作为碳负极原材料。
②无定形碳。
电化学储能中石墨烯材料的应用研究
电化学储能中石墨烯材料的应用研究随着全球对节能减排和可再生能源的追求，储能技术得到了广泛的关注和研究。
电化学储能技术是其中一种重要的储能方式。
石墨烯作为一种新型的纳米材料，因其独特的结构和性质，成为电化学储能领域中备受关注的材料。
一、石墨烯材料的特性及其在电化学储能中的应用石墨烯是由碳原子构成的超薄二维材料，具有高比表面积、高电导率、高物理化学稳定性和优异的电化学性能，因此成为电化学储能中的重要材料。
1.1高比表面积石墨烯单层结构的比表面积极高，达到了2630平方米/克，是传统电极材料如金属和碳的几倍，这使得石墨烯能够提高电极表面的反应活性，增强储能效果。
1.2高电导率石墨烯的导电性能极强，理论上可以达到电阻率为0的状态。
这种导电性能可以使石墨烯作为电极材料，存在低内阻的相对优势，从而提高电化学储能的效率。
1.3电化学稳定性在电化学反应中，材料容易受到化学反应的影响并且遭受损坏，从而影响储能性能。
然而，石墨烯的结构十分稳定，在多数实验条件下不容易受到化学反应的影响，保持良好的电化学性能稳定性。
1.4优异电化学性能石墨烯材料在电化学储能中也表现出了优异的性能，如高效的离子传输和储存，较长的循环寿命等。
这些性能可以使石墨烯在不同类型的电化学储能设备中有广泛的应用。
二、石墨烯材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是一种广泛使用的电化学储能设备，其电极材料对储能性能起着决定性作用。
目前，石墨烯被广泛研究用作锂离子电池的电极材料，以期提高储能效率。
2.1 石墨烯作为负极材料目前，商用锂离子电池的负极材料多采用石墨材料。
石墨烯有着比石墨更高的比表面积和导电性能，可以提高电池储能密度，减少电极材料的体积和重量。
同时，石墨烯作为电化学储能材料具有高的可逆容量，循环寿命长，这些优点使得石墨烯在实际应用中有广泛的应用前景。
2.2 石墨烯作为正极材料锂离子电池的正极材料主要是金属氧化物类材料，如钴酸锂、锰酸锂、三元材料等。
锂电池负极材料的研究进展及展望分析
锂电池负极材料的研究进展及展望分析1. 石墨传统的锂电池负极材料主要是石墨，其拥有优良的导电性、循环稳定性和结构稳定性，但其比容量较低，不能满足快速发展的锂电池领域的需求。
2. 硅基材料由于硅材料的比容量远远高于石墨，因此硅基材料被广泛研究作为潜在的替代石墨的锂电池负极材料。
硅材料的主要问题是其体积膨胀率较高，导致循环稳定性较差，因此研究人员通过合成纳米结构、包覆保护层等手段来改善硅材料的性能。
目前，硅基材料已经取得了一定的研究进展。
除了传统的石墨材料外，碳基材料也是研究的热点之一。
石墨烯、碳纳米管等碳基材料因其优异的电导率、大比表面积和良好的化学稳定性，成为了备受关注的锂电池负极材料。
近年来，研究人员通过控制碳材料的结构和形貌，进一步改善了其电化学性能。
4. 金属氧化物二、锂电池负极材料的展望分析随着新能源汽车、储能系统等领域的快速发展，锂电池的需求量越来越大，因此对于锂电池负极材料的研究也变得越发重要。
从目前的研究进展来看，锂电池负极材料的研究主要集中在提高比容量、改善循环稳定性及安全性等方面。
1. 提高比容量目前，硅基材料因其较高的比容量备受关注，但其循环稳定性需要进一步提高。
未来的研究方向之一是寻求更多的具有高比容量、耐循环的新型材料，并且通过纳米结构、包覆保护层等手段来改善其性能。
2. 改善循环稳定性硅基材料、金属氧化物等材料由于其体积膨胀率较大，因此循环稳定性较差，因此未来的研究方向之一是如何通过结构设计、界面工程等手段来改善这些材料的循环稳定性，提高锂离子的嵌入/脱嵌动力学。
3. 提高安全性随着新能源汽车的快速发展，锂电池的安全性成为了研究的重点之一。
如何降低锂电池的燃烧、爆炸风险，提高锂电池的安全性也成为了未来研究的重点之一。
锂电池负极材料的研究一直是锂电池领域的热点之一。
随着新能源汽车、储能系统等领域的发展，对于锂电池负极材料性能的要求也越来越高。
未来，研究人员需要通过材料设计、界面工程、结构优化等手段，不断改善锂电池负极材料的性能，为锂电池的进一步发展奠定更加坚实的基础。
基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展
基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展院系：材料科学系专业：材料学姓名：雷冰冰学号：14210300023基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展摘要：锂离子电池因其质量轻、能量密度大、安全的优点，广泛应用于便携式电子设备领域，逐步成为了应用最佳和最有发展前途的能源。
为了进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命，需要进一步开发新的负极材料。
由于石墨烯具有优越的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等特点, 其在锂离子电池负极材料方面显示出潜在的应用前景[1]。
本文综述了目前世界上对于基于石墨烯材料的锂离子电池负极材料的研究现状。
并对现有研究存在的不足做出了评价和预测了未来的研究方向。
关键词：锂离子电池；负极材料；石墨烯前言：相比其他可充二次电池，锂离子电池中具有高的比容量、相对低的自放电、长的循环寿命和小的环境污染等优点，被广泛应用于便携式电子设备中。
近几年能源环境问题及世界各国发展电动车的需求，因此迫切需要开发更高能量密度(高比容量)、更高功率密度(高的倍率性能)和更长循环寿命(优越的循环性能)的锂离子电池。
锂离子电池电化学性能的提高关键因素在于其正负极材料的提升。
目前，商业化的锂离子电池负极材料石墨具有理论比容量低(372 mAhg-1)和锂离子传输系数低(10-7~10-10cm2s-1)等缺点严重限制了锂离子电池性能的进一步提升。
因此，开发设计高比容量、高倍率性能和优越循环性能的新型锂离子电池负极材料至关重要。
新型纳米碳材料-石墨烯具有优异的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等优点，被认为是最有潜力的锂离子电池负极材料[2]。
是当前科学领域研究的热点。
但是，石墨烯纳米片层之间由于范德华力作用容易发生堆积或团聚等问题，并且常用的化学合成法得到的石墨烯一般具有较多的残余含氧官能团；这些因素都会影响石墨烯作为负极材料的循环性能和倍率性能。
因此，对石墨烯材料的结构改进、表面官能团改性以及运用掺杂、复合等手段来改进石墨烯作为锂离子电池负极材料的研究是当今的热点。
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。
石墨烯锂离子电池负极材料专利技术分析
石墨烯锂离子电池负极材料专利技术分析一、石墨烯材料的制备方法在石墨烯锂离子电池负极材料的研究中，石墨烯材料的制备方法至关重要。
目前，常见的制备方法包括机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法、热化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等。
机械剥离法是指将石墨材料经过层层剥离，得到单层或少层石墨烯的制备方法。
国内外已有很多关于机械剥离法制备石墨烯材料的专利技术。
例如，美国IBM公司发明了一种利用机械剥离法制备石墨烯材料的方法，通过对石墨材料进行剥离和分离，制备出具有单层或多层石墨烯的薄膜。
氧化还原法是指通过氧化反应和还原反应将石墨材料中的氧化物去除，得到石墨烯材料的制备方法。
如中国科学院物理研究所发明了一种利用氧化还原法制备石墨烯的方法，通过配制还原剂和氧化物，在高温条件下进行还原反应，制备得到大面积的石墨烯材料。
二、石墨烯材料的表征技术石墨烯锂离子电池负极材料的表征技术主要包括形貌分析、结构分析、热稳定性分析等。
其中，扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等成像技术常用于分析石墨烯的形貌和结构特征，X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）等技术常用于分析其结构特征，热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）等技术常用于分析石墨烯材料的热稳定性和热性能。
石墨烯负极材料在锂离子电池中的应用技术主要包括改性技术、复合技术、增容技术等。
其中，改性技术是指通过改变石墨烯负极材料的性质和结构，实现其在锂离子电池中的优化应用。
例如，中国电子科技集团公司发明了一种利用化学还原法对石墨烯负极材料进行改性的方法，使其表面氧化物含量降低，从而提高其电化学性能和循环稳定性。
复合技术是指将石墨烯和其他材料进行复合，从而提高其电化学性能和循环稳定性。
如中国石油大学发明了一种利用石墨烯和硅负极材料复合的方法，提高了材料的循环性能和倍率性能。
总之，石墨烯锂离子电池负极材料的研究，需要从制备方法、表征技术、应用技术等方面进行深入研究，不断开发出具有高性能和高稳定性的石墨烯锂离子电池负极材料，以满足未来低碳环保的储能需求。
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基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展院系：材料科学系专业：材料学姓名：雷冰冰学号：14210300023基于石墨烯的锂离子电池负极材料研究进展摘要：锂离子电池因其质量轻、能量密度大、安全的优点，广泛应用于便携式电子设备领域，逐步成为了应用最佳和最有发展前途的能源。
为了进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命，需要进一步开发新的负极材料。
由于石墨烯具有优越的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等特点, 其在锂离子电池负极材料方面显示出潜在的应用前景[1]。
本文综述了目前世界上对于基于石墨烯材料的锂离子电池负极材料的研究现状。
并对现有研究存在的不足做出了评价和预测了未来的研究方向。
关键词：锂离子电池；负极材料；石墨烯前言：相比其他可充二次电池，锂离子电池中具有高的比容量、相对低的自放电、长的循环寿命和小的环境污染等优点，被广泛应用于便携式电子设备中。
近几年能源环境问题及世界各国发展电动车的需求，因此迫切需要开发更高能量密度(高比容量)、更高功率密度(高的倍率性能)和更长循环寿命(优越的循环性能)的锂离子电池。
锂离子电池电化学性能的提高关键因素在于其正负极材料的提升。
目前，商业化的锂离子电池负极材料石墨具有理论比容量低(372 mAhg-1)和锂离子传输系数低(10-7~10-10cm2s-1)等缺点严重限制了锂离子电池性能的进一步提升。
因此，开发设计高比容量、高倍率性能和优越循环性能的新型锂离子电池负极材料至关重要。
新型纳米碳材料-石墨烯具有优异的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等优点，被认为是最有潜力的锂离子电池负极材料[2]。
是当前科学领域研究的热点。
但是，石墨烯纳米片层之间由于范德华力作用容易发生堆积或团聚等问题，并且常用的化学合成法得到的石墨烯一般具有较多的残余含氧官能团；这些因素都会影响石墨烯作为负极材料的循环性能和倍率性能。
因此，对石墨烯材料的结构改进、表面官能团改性以及运用掺杂、复合等手段来改进石墨烯作为锂离子电池负极材料的研究是当今的热点。
本文就以上几个方面对最新的石墨烯基锂离子电池负极材料研究进展进行了综述，并对目前存在的问题和未来发展方向提出了自己的看法。
石墨烯基材料储锂性能：1、原理解释：材料的性能是由其结构决定的。
弄清楚性能背后的结构性原理对实验的可重复性意义重大，并对未来的继续研究具有重要的指导和预测作用。
因此，机理解释方面的研究工作是非常重要的部分。
Nasir[3]等人总结了前人有关石墨烯及其衍生材料在能量存储和转换方面的制备和应用，得出石墨烯复合材料的性能不仅依靠单独组分的性能，也与它们之间的相互作用有很大的关系；所以控制复合物中组分配比，密度，化学键的种类以及空间结构是很关键的。
同时，该课题组也提出了一些建设性的看法，可以通过掺杂不同元素或者采用3D结构以防止石墨烯重新堆叠，露出石墨烯表面；可以通过改善晶体与石墨烯之间的物理化学作用提高石墨烯复合材料在使用中的稳定性等。
Chananate[4]等人运用密度泛函理论对锂原子在二维石墨烯表面的吸附和扩散进行了研究。
发现当二维石墨烯材料的维数向准一维转变时，出现了扶手椅或之字型边缘。
进一步研究发现，这种边缘结构不仅影响了石墨烯碳材料对锂原子的吸收，还影响着锂原子在石墨烯中的扩散。
他们通过模拟预测了边缘处锂原子扩散通道的形成，且在此前提下锂原子会向边缘扩散。
而锂原子沿边缘通道扩散的能垒要比在石墨烯内部低0.15eV,这就使得锂原子的扩散速率将提高两个数量级。
因此，他们预测制备含有这种边缘结构的石墨烯材料用作锂离子电池负极材料，将会大大提升其性能。
2、石墨烯材料的结构改进：石墨烯材料的结构改进主要是达到石墨烯的多孔化。
石墨烯多孔化一方面可以增加锂离子的传输速度和增加电解液和电极材料的接触面积，另一方面石墨烯多孔化也可以防止石墨烯片层之间的重新堆积。
因此很多研究者开始通过各种不同的方法设计得到多孔石墨烯材料。
Cai[5]等人利用模板法设计合成了一种超薄壳状的空心石墨烯球。
这种空心球具有248.3m2g-1的比表面积，孔径约5nm且孔与孔之间相互联通。
该材料即使在5Ag-1的电流密度下充放电，比容量仍能达到249.3mAhg-1。
在1Ag-1的电流密度下充放电100圈以后，其容量保持率达到97.1%。
显然，这种石墨烯材料的独特结构是其优越性能的原因。
Biwei Xiao[6]等人在前人对石墨烯纳米带材料研究的基础上，将目光放在控制碳纳米管的展开程度上，具体探究了不同碳纳米管的展开程度下，石墨烯负极材料的电化学性能。
他们运用酸溶液解离的方法制备了从表面蚀刻的碳纳米管到完全展开的石墨烯材料，用FESEM、TEM观察样品表面形貌，并用恒电流充放电实验对材料储锂性能进行探索。
他们的结论是，在碳纳米管展开初期，缺陷的增加导致了存储能力增加，因此比容量呈上升趋势；而到了后期，碳纳米管表面的脱离导致了储锂能力的下降，比容量随之下降。
3、石墨烯材料的掺杂：对于掺杂石墨烯，目前研究的比较多的是氮掺杂石墨烯和硼掺杂石墨烯。
在锂离子电池应用方面，氮掺杂被认为是有效增加石墨烯倍率性能的途径之一，因为氮掺杂可以增加石墨烯的活性位点和导电性。
而硼掺杂则能有效提高石墨烯的储锂容量。
Wu[7]等人先用氧化热解法制备了传统石墨烯材料，然后将石墨烯分别置于NH3和BCl3气氛下煅烧，分别成功的制备了氮掺杂和硼掺杂的石墨烯材料。
掺杂后的石墨烯具有二维结构、无序的表面形态和杂原子缺陷。
且具有好的电解液润湿性，高的热稳定性和导电性。
使其在作为负极材料方面性能有很大的提升。
在50mAg-1的电流密度下，其可逆比容量能分别达到1043mAhg-1(氮掺杂)和1549mAhg-1(硼掺杂)，且具有更高的库伦效率和更好的循环性能；更惊人的是该掺杂石墨烯材料在25Ag-1电流密度下还有199mAhg-1和235mAhg-1。
作者认为好的性能归结于以上的结构特征有利于电子传输，并且能使锂离子的嵌入/脱嵌更加快速的完成。
4、石墨烯基复合材料：石墨烯与金属氧化物活性材料复合可以增加活性材料的电化学性能。
石墨烯可以提高纳米活性材料的导电性和分散性，纳米活性材料也可以防止石墨烯的重新堆积，两者的协同效应提高了石墨烯和金属氧化物复合材料的电化学性能。
另外，石墨烯与碳纳米管和富勒烯的复合也是研究的热点。
Jian Lin[8]等人利用浸渍还原的方法合成了石墨烯纳米带与Fe3O4的纳米复合材料。
即将部分解离的碳纳米管浸渍到FeCl3的甲醇溶液中，然后用Na/K还原Fe的同时，生成的氢气诱发了碳纳米管的进一步解离，生成石墨烯。
此时的产物便是负载有纳米Fe颗粒的石墨烯材料，最后对样品煅烧便得到石墨烯与Fe3O4的纳米复合材料。
然后将这种复合材料做成电极，通过循环充放电探究其性能。
结果是Fe3O4的加入有效提高了石墨烯的电化学性能。
在前面20个循环中，改复合材料的比容量达到了1100mAhg-1，之后就维持在910mAhg-1的水平上，不仅如此，作者还探究了该电极在电流密度达到2A/g时的情况，其比容量能维持在540mAhg-1的水平上，仍然比石墨的性能要高出很多。
Jian Lin[9]课题组又探索了氧化锡与石墨烯纳米带的复合材料作为锂离子电池的负极材料。
首先用金属钠/钾刻蚀碳纳米管以获得石墨烯纳米带材料，然后利用化学方法合成10nm左右的氧化锡晶体，将氧化锡均匀的分散到石墨烯纳米带层上，便得到了该复合材料。
利用该复合材料制备的电极的循环能力得到增强，比容量达到1130mAhg-1，不仅如此，用羧甲基纤维素钠作为连接材料后，该电极的循环能力得到进一步增强，50次循环后，在电流密度为100mAg-1时比容量还可以达到825mAg-1，同时在电流密度为2Ag-1时，比容量也可以达580mAhg-1。
EunJoo Yoo[10]等人通过控制石墨烯纳米片材料的层结构，探索了石墨烯纳米片材的锂离子储存性能。
他们通过剥离石墨晶体的方法制得单原子层的石墨烯材料，单原子层的石墨烯经过再组装形成多层的石墨烯材料。
在石墨烯片材的重组装过程中加入碳纳米管或者富勒烯，就可以制备出不同层间距的石墨烯材料。
作者对样品材料的电化学性能进行测试，得到其比容量分别达到540mAhg-1和730mAhg-1，并探究了该材料的储锂能力与片层间的距离的相关性，研究结果表明随着片层间距离的增大，石墨烯纳米片的储锂能力也随着增大。
Wook Ahn[11]等人通过前人的研究得出结论，对于氧化石墨而言，随着氧含量的增加，其解离得到石墨烯越容易；且不同氧含量的氧化石墨得到的石墨烯的层间距不同。
他们首先用不同的方法分别合成了不同的氧化石墨，命名为GOI,GOK；然后利用微波诱导还原法分别将这两种氧化石墨制成石墨烯纳米片RGOK、RGOI。
然后他们用XRD 表征了石墨烯材料的层间距，用XPS表征了样品材料中的C/O比例，用TEM、SEM表征了材料的形貌以及合成过程。
实验得到的石墨烯材料RGOK用于负极材料时展现出了很好的电化学性能，其比容量达到了1079mAhg-1，且循环性能优异。
总结与展望：可以看出，目前在石墨烯的结构改进、掺杂和制备复合体系方面方面我们已经取得了一些可喜的进展。
新的改性石墨烯材料比容量最高已经达到了1500mAhg-1之多，大电流充放电性能和循环性能也有了很大程度上的提升，有望成为下一代高性能锂离子电池负极材料。
但是石墨烯作为负极材料时，依然表现出库伦效率低和电压滞后等问题，可能阻碍其商业化应用。
并且，石墨烯材料的成本目前来说相对较高，长达数千次的循环要求能否达到也属位置；因此石墨烯基锂离子电池负极材料的商业化还有很长一段路要走。
但是，石墨烯与商业化的石墨都属于碳材料中的一种，因此深入研究比较石墨烯负极材料和其他种类的碳负极材料的充放电行为和原位表征石墨烯嵌脱锂的过程中元素组成和结构变化，对于阐明石墨烯的储锂机理和揭示电压滞后和库伦效率低的原因具有重要意义，因此需要进一步研究。
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