上海交通大学-石墨烯及其在锂离子电池电极材料中的应用
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。
郭守武教授课题组在石墨烯材料研究方面取得新进展
郭守武教授课题组在石墨烯材料研究方面取得新进展郭守武教授带领上海交通大学微纳科学技术研究院的老师，经过近五年的系统研究，在石墨烯的制备和应用探索方面取得了一系列突破，发表的相关论文在国际上产生了一定的影响。
石墨烯是由碳原子六方键合而成的理想二维晶体，具有独特的化学、物理和机械性质，在材料、能源、生物医学等领域有着潜在的应用价值。
然而，如何可控且规模化制备高质量石墨烯，特别是其层数和二维侧向尺寸（lateral size）的控制方面，一直是该领域亟待解决的一个科学和技术难题，这不仅制约了人们对石墨烯本征性质的认识，也制约着其在生产实际中的应用。
郭教授课题组首次利用维C作为还原剂制备得到能在水溶液中稳定分散的化学还原氧化石墨烯（Chem. Commun.,2010, 46, 1112，该文已被引用120多次），在此基础上开发了适宜于工业化放大的羟胺还原制备石墨烯的方法（J. Phys. Chem. C，2011, 115, 11957）。
在石墨烯二维侧向尺寸调控方面，该团队创新性地以著名的光辅助费顿（P hoto–Fenton）反应为基础，发展了快速宏量制备二维侧向尺寸可控的石墨烯材料，包括不同尺寸的石墨烯量子点的技术和相应的工艺（其成果在影响因子达11.34的ASC NANO上发表）。
该工作引起了国际同行的关注，课题组正应邀为ChemPhysChem，Nanotechnology等期刊撰写相关领域的综述文章。
同时，他们将自己制备的化学还原氧化石墨烯应用在锂离子电池电极材料中，该材料组装成的电池体现出优异的充放电性能。
相关技术已获得国家发明专利授权2项，并已得到相关企业的资金投入，目前正在开展石墨烯及锂离子电池电极材料规模化生产的前期研究工作。
课题组还与华东理工大学药学院张井岩教授课题组和本院崔大祥教授课题组在石墨烯生物学效应及其应用领域方面开展了卓有成效的合作研究。
以石墨烯和氧化石墨烯材料为基质，组装出了新型固载酶催化体系，并系统研究了其生物催化和传感特性，部分研究结果已先后发表在Langmuir（2010, 26，6083），J. Phys. Chem. C（2010,114, 8469）和Sm all（2012, 8, 154）等杂志上，并被Materials views网站专题报道。
石墨烯材料的制备及其在电化学领域的应用
石墨烯材料的制备及其在电化学领域的应用一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，就凭借其独特的电子结构、优异的物理和化学性质，在科学研究和技术应用中引起了广泛的关注。
本文旨在对石墨烯材料的制备方法以及其在电化学领域的应用进行全面的概述和深入的探讨。
我们将简要介绍石墨烯的基本性质，然后重点论述石墨烯的各种制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。
随后，我们将详细讨论石墨烯在电化学领域的应用，如锂离子电池、超级电容器、燃料电池等。
通过对这些应用的探讨，我们将揭示石墨烯材料在提高电化学性能、推动电化学领域发展中的重要作用。
我们将对石墨烯材料的应用前景进行展望，以期为未来石墨烯在电化学及其他领域的研究提供参考和借鉴。
二、石墨烯材料的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法以及碳化硅外延生长法等。
机械剥离法：这是最早制备石墨烯的方法，由英国科学家Geim 和Novoselov在2004年首次实现。
他们使用透明胶带对高定向热解石墨进行反复剥离，最终得到了单层石墨烯。
这种方法操作简单，但是制备效率低，且所得石墨烯尺寸不易控制，因此无法满足大规模生产的需求。
化学气相沉积法（CVD）：这是目前制备大面积、高质量石墨烯最常用的方法。
通过在高温条件下，使含碳有机气体（如甲烷）在金属催化剂（如铜、镍）表面分解，生成石墨烯。
这种方法可以制备出大面积、连续的石墨烯薄膜，且可通过控制生长条件来调节石墨烯的层数和质量。
氧化还原法：该方法以石墨为原料，通过强氧化剂（如浓硫酸、高锰酸钾）将石墨氧化成氧化石墨，再经过超声剥离得到氧化石墨烯。
然后，通过还原剂（如氢气、水合肼）将氧化石墨烯还原，最终得到石墨烯。
这种方法制备的石墨烯产量大，成本低，但是所得石墨烯的质量相对较低，含有较多的缺陷和杂质。
碳化硅外延生长法：在高温条件下，使碳化硅中的硅原子升华，剩余的碳原子在基底上重新排列，形成石墨烯。
石墨烯复合材料在能源领域中的应用
石墨烯复合材料在能源领域中的应用石墨烯是一种非常有前途的新材料。
它具有极高的导电性和导热性，是一种非常强硬和耐高温的材料，而且非常轻便。
在能源领域中，石墨烯复合材料的应用前景非常广阔。
首先，石墨烯复合材料可以应用在锂离子电池中。
锂离子电池是目前最常见的电池类型，其电化学性能非常优异，但是锂离子电极材料有较小的离子扩散性和容量失效问题。
石墨烯的高导电性和导热性以及与锂离子电池正极材料的良好相容性，被认为可作为一种非常有效的材料来改进能量密度，提高循环性能并延长电池寿命。
其次，石墨烯复合材料可以应用在太阳能电池中。
目前，太阳能电池是一种非常强大的可再生能源。
通过降低电池成本，提高电池效率和耐久性，太阳能电池的应用将得到更广泛的推广。
石墨烯被认为是一种有前途的材料，可以作为太阳能电池的电极材料来提高效率。
石墨烯与太阳能电极材料的良好相容性，可以显著提高电池输出功率和电池效率。
第三，石墨烯复合材料可以应用在超级电容器中。
超级电容器作为一种新型能量储存器，其具有高功率密度、长循环寿命、低内电阻、快速充放电等特点。
石墨烯高导电性和导热性以及其大表面积可以显著提高超级电容器的储能密度和电化学性能。
此外，石墨烯与活性材料的复合还可以减少薄膜的内阻和提高储存容量。
第四，石墨烯复合材料可以广泛应用于电动车、电动机、风力发电和太阳能收集器等能源领域。
石墨烯复合材料的好处在于其强度、导电性和导热性。
电动车、电动机、风力发电和太阳能收集器需要坚固耐用并且具有高效性能。
石墨烯复合材料可以满足这些要求，并且更加耐用并且可以更加高效地产生能源。
总之，石墨烯复合材料具有极其广泛的应用前景，在未来的能源领域中将有着重要的角色。
石墨烯复合材料的研究和开发仍需继续推进，以便能够利用其在锂离子电池、太阳能电池、超级电容器和新能源领域中。
通过利用石墨烯复合材料，我们有着实现更加环保且能源使用效率更高的未来的梦想。
石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用
石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用1 石墨烯的性质及应用概述石墨烯是一种由碳原子组成的薄薄的层状物质，其单层厚度只有一个碳原子层厚度，具有高强度、高导电性、高热导率、高透明度等特点，被誉为“二十一世纪的黑金”。
石墨烯的这些特性使其在许多领域有着广泛的应用，从电子学、能源、催化、生物医学到材料学等等领域均有涉及。
2 石墨烯在锂离子电池中的应用锂离子电池是目前使用较为广泛的一种二次电池，能够在多种场合应用。
石墨烯在锂离子电池中的应用主要为改善电池的性能、延长电池的使用寿命以及减少电池的体积和重量等方面。
具体的应用包括以下几个方面：2.1 石墨烯作为锂离子电池的电极材料石墨烯作为一种优良的导电材料，可以作为锂离子电池的电极材料，既可以作为负极材料，也可以作为正极材料。
在负极材料方面，石墨烯的高表面积和导电性能可以增加电池的容量、循环寿命和充电速度等性能。
在正极材料方面，石墨烯可以提高电池的能量密度、循环寿命和充电速度等性能。
此外，石墨烯还可以作为一种电极材料增强剂，与其它材料复合使用，使电池整体性能更优秀。
2.2 石墨烯复合材料在锂离子电池中的应用除了单独使用石墨烯作为电池的电极材料外，还可以将石墨烯与其它材料复合使用，以改善锂离子电池的性能。
例如，石墨烯/二氧化钛复合材料可以提高电池的充电容量和循环寿命；石墨烯/硅复合材料可以减轻电池的体积和重量；石墨烯/氧化铁复合材料可以提高电池的容量和循环寿命。
石墨烯作为一种材料增强剂，它的加入可以增加复合材料的强度和稳定性，从而提高电池的使用寿命和性能。
2.3 石墨烯纳米复合材料在锂离子电池中的应用除了常规的石墨烯复合材料外，石墨烯纳米复合材料在锂离子电池中也具有潜在的应用前景。
石墨烯颗粒的尺寸十分微小，因此具有较大的比表面积和可控的晶格结构，这使得它能够与其它材料充分结合，形成具有优异性能的纳米复合材料。
石墨烯纳米复合材料可以提高电极材料的比表面积、电子传输速率和离子反应速率等性能，从而大幅度提高锂离子电池的容量、循环寿命和充电速度等性能。
石墨烯在电池电极中的运用
课题名称：石墨烯在电池电极中的运用石墨烯在电池电极中是运用【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。
列如金刚石是为人类所熟知是单晶碳。
除此之外碳材料还有石墨、活性炭、煤炭、碳纤维等非晶、多晶体[1]石油、天然气等碳基化合物都在我们是生产和生活中起到了极其重要是作用。
碳是同素异形体包括墨、金刚石、碳纳米管、富勒烯以及2004年被发现是石墨烯。
目前因为石墨烯优异是性能所体现出是宽广应用前景，人们对石墨烯是研究及应用正在逐步深入。
石墨烯简介石墨烯是一种从石墨上剥离出来是单层石墨薄片。
它只有一个原子是厚度，是迄今为止发现是最薄是二维纳米碳材料。
它最基本是重复单元就是最稳定是有机化学。
2混合六元环结构。
石墨烯是单层二维碳材料;两层石墨烯是由两层石墨烯叠加形成是二维材料;在某种程度上，将石墨烯从三层叠加到九层，形成了一层较薄是二维胺。
材料。
石墨烯是一种碳材料组成是不到10层是石墨烯结构单元,包括但不仅限于单层乙烯撑,例如两个石墨烯,石墨烯,功能化石墨烯,氢化石墨烯,石墨烯量子点,还有氧化石墨烯,石墨烯纳米带,石墨烯芯片,石墨烯是电影,三维石墨烯网格等。
目前为止国内市场上生产是石墨烯可以大致分为两类，一种是石墨烯薄膜，另一类是由多层石墨烯组成是微芯片。
石墨烯是性能:石墨烯具有许多优异是性能。
比如石墨烯是厚度可以达到0.34nm，理论表面积为2630m2 / g石墨烯，所以具有较高是强度，刚度和韧性。
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。
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。
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。
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。
石墨烯材料的化学还原及其在锂离子电池中的应用
石墨烯材料的化学还原及其在锂离子电池中的应用石墨烯是一种由碳元素构成的薄膜材料，其独特的物理和化学性质使它成为了一个备受关注的研究领域。
目前，石墨烯已经进入了各种领域，例如能源、电子、生物医学等。
其中，在锂离子电池领域，石墨烯的应用也引起了人们极大的兴趣。
石墨烯的化学还原是研究锂离子电池中石墨烯应用的重要环节。
石墨烯的化学还原是指将氧化石墨烯还原为原始的石墨烯材料的过程。
氧化石墨烯是一种氧化的石墨烯薄膜，其结构中含有氧元素和其他杂质。
氧化石墨烯具有良好的分散性和可加工性，但其导电性和力学性能都较石墨烯差。
为了获得更好的性能，需要将其还原为石墨烯。
目前，石墨烯的化学还原主要有两种方法：化学还原和热还原。
在化学还原中，通过添加还原剂来还原氧化石墨烯，其中常见的还原剂有氢气、卤素化合物、硼氢化合物等。
化学还原可以在常温下进行，但还原剂的选择和处理过程都会对还原效果产生影响。
热还原则是将氧化石墨烯加热到高温下进行还原，通常需要在惰性气氛或气流中进行。
热还原所需的条件相对较为苛刻，但其还原的效果更加稳定。
化学还原和热还原的具体还原机理有所不同。
化学还原的还原过程主要是通过电子传递进行的；而热还原则是通过碳原子的异构化反应进行的。
无论是哪一种还原方法，都需要进行多次的处理才能获得较为完整的还原效果。
在实际应用中，根据具体的需求，石墨烯的还原程度也可以根据需要进行调整。
石墨烯的还原程度对其在锂离子电池中的应用具有重要的影响。
石墨烯的还原程度直接关系到其导电性和机械性能。
在锂离子电池中，石墨烯用作电极材料，如果还原不彻底，就会导致电极的导电性不足；如果还原太过彻底，则可能会导致电极的强度不足。
除了还原程度的影响，石墨烯的应用形态也对其性能具有影响。
目前，石墨烯的应用形态主要有两种，即分散状态和复合状态。
在分散状态下，石墨烯被单独分散在聚合物或者碳基材料中，这种应用形态可以提高石墨烯的导电性能和力学性能；在复合状态下，石墨烯与其他材料复合使用，这种应用形态可以实现石墨烯与其他材料的协同效应，进一步提高电极的性能。
石墨烯材料及其锂离子电池中的应用
石墨烯材料及其锂离子电池中的应用石墨烯是一种由碳原子单层排列而成的二维材料，具有很多出色的性质，如高导电性、高热导性、高拉伸强度和超薄透明性。
这使得石墨烯在很多领域中有着广泛的应用，其中之一就是锂离子电池。
锂离子电池是目前最常用的可充电电池之一，主要用于手机、电动车等便携设备中。
石墨烯在锂离子电池中的应用主要集中在负极材料和电解液增塑剂方面。
首先，石墨烯可以作为锂离子电池负极材料的添加剂。
传统的锂离子电池负极材料是石墨，但石墨烯的引入可以显著提高电池的性能。
石墨烯具有高导电性和高化学稳定性，可以增加负极材料的电子传导性和储存锂离子能力。
此外，石墨烯还可以提高电池的循环寿命和安全性能，减少电池在充放电过程中的容量衰减和短路的风险。
另外，石墨烯可以作为锂离子电池电解液的增塑剂。
锂离子电池的电解液通常使用有机溶剂，但这些有机溶剂在高温下易燃易爆，降低了电池的安全性能。
石墨烯可以作为增塑剂添加到电解液中，提高电解液的热稳定性和安全性。
此外，石墨烯还可以增加电解液的离子传导性能，提高电池的充放电速率和功率密度。
除了在锂离子电池中的应用，石墨烯还有其他很多潜在的应用领域。
例如，石墨烯可以用于超级电容器，其高电导性和大表面积有助于提高超级电容器的能量密度和充放电速率。
石墨烯还可以用于传感器领域，其高灵敏度和速度可以用于气体、湿度和压力等传感器的制备。
此外，石墨烯也可以应用于光电子学、催化和材料强化等领域。
总结起来，石墨烯在锂离子电池中的应用主要包括负极材料的添加剂和电解液的增塑剂。
石墨烯的引入可以提高电池的性能、循环寿命和安全性能。
除了锂离子电池，石墨烯还有许多其他潜在的应用领域，这使得石墨烯成为当前材料科学研究的热点之一、随着石墨烯技术的进一步发展和成熟，相信其在各个领域中的应用前景将会更加广阔。
石墨烯在电池和储能领域的应用研究
石墨烯在电池和储能领域的应用研究近年来，石墨烯在电池和储能领域中的应用研究引起了众多科学家和工程师的兴趣。
作为一种新型的材料，石墨烯具有非常出色的性能，包括高导电性、高比表面积和极强的机械强度等。
这些特性使得石墨烯成为开发新型电池和储能器件的理想材料之一，加速了这一领域的发展进程。
一、石墨烯在电池领域的应用1、锂离子电池锂离子电池是现代电子设备和交通工具中最常用的电池类型之一。
石墨烯因其高导电性和高比表面积成为锂离子电池中的重要组成部分，可以用于改善电极材料的性能。
以石墨烯作为阳极材料可以提高电池的充电速度和循环寿命，同时降低电池的体积和质量。
2、超级电容器超级电容器是一种高效能量存储设备，具有高容量、高能量密度和高功率密度等特性。
石墨烯的高比表面积和高导电性使其成为超级电容器中的优秀材料。
研究表明，用石墨烯制备的超级电容器比传统的金属氧化物电极具有更好的电化学性能。
3、锂硫电池锂硫电池是一种新型高比能量密度的电池，可以用于电动汽车、军事设备等领域。
石墨烯在锂硫电池中的作用主要是作为导电剂和化学催化剂。
由于石墨烯的优良性能，锂硫电池中使用石墨烯导电剂可以提高电池的电化学性能，加快充电速度和循环寿命。
二、石墨烯在储能领域的应用1、太阳能电池板太阳能电池板是太阳能发电系统的核心部分，关系到整个系统的能量转换效率。
石墨烯在太阳能电池板中的作用主要是增加电池板的导电性能和光吸收能力。
用石墨烯材料改善太阳能电池板的结构可以提高太阳能电池板的能量转换效率，使得太阳能电池板更加实用和环保。
2、储能设备储能设备是指储存能量的器件，如电容器、电池和储能电池组等。
石墨烯作为一种优秀的导电材料，可以被用于储能器件中的电极材料。
石墨烯导电材料的应用可以在一定程度上提高储能器件的能量密度和功率密度，增加电池的循环寿命和充电速度。
总之，石墨烯在电池和储能领域的应用研究尚处于早期阶段，但研究成果已经取得了很多令人瞩目的成果。
石墨烯材料在锂离子电池中的应用
石墨烯材料在锂离子电池中的应用【摘要】石墨烯是一种具有单层碳原子排列的二维材料，具有优异的导电性和导热性。
锂离子电池是目前广泛应用于电子产品和电动车中的能量存储设备。
石墨烯在锂离子电池中可以提高电池的性能、循环寿命和安全性。
最新研究成果表明，石墨烯可以有效提高电池的能量密度和充放电速率。
未来，石墨烯在锂离子电池中的应用仍有很大潜力，可以进一步改善电池的性能和稳定性。
石墨烯材料在锂离子电池中具有重要的应用前景，对未来电池技术的发展将产生重要影响。
.【关键词】石墨烯材料、锂离子电池、电池性能、循环寿命、安全性、研究成果、发展方向、重要性、应用前景、技术发展、影响。
1. 引言1.1 什么是石墨烯材料石墨烯是一种由碳原子单层构成的二维材料，具有独特的结构和性质。
其结构类似于蜂窝状排列的碳原子，形成了一个具有极高强度和导电性的结构。
石墨烯的厚度仅为一个原子层，因此被认为是目前已知最薄的材料之一。
由于其独特的二维结构，石墨烯表现出许多非常特殊的性质，如超高的电导率、热导率和机械强度。
石墨烯还具有很高的表面积和可调控的化学性质，使其成为研究和应用领域的热门材料。
石墨烯的发现和研究在2004年由诺贝尔奖得主安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃索洛夫领导的团队首次成功剥离出石墨烯单层，并证实了其独特性质。
自此以后，石墨烯材料在各个领域的应用研究得到了快速发展，特别是在电子学、光学、能源储存等领域展现出了广阔的应用前景。
在能源存储和转换领域，石墨烯材料的应用已经引起了越来越多的关注，特别是在锂离子电池中的应用潜力备受瞩目。
1.2 什么是锂离子电池锂离子电池是一种以锂离子作为电荷载体的可充电电池。
它是一种高效、轻便的能量存储设备，常见于我们生活中的移动设备如手机、笔记本电脑等。
锂离子电池的工作原理是通过锂离子在正极和负极之间来回移动，从而释放能量或者吸收能量。
在充电过程中，锂离子从正极向负极移动，电池储存能量；在放电过程中，锂离子从负极向正极移动，释放能量驱动设备运行。
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。
石墨烯材料在锂离子电池中的应用
石墨烯材料在锂离子电池中的应用
石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维蜂窝状晶格结构材料，具有多种优异的物理和化学特性，因此被广泛应用于多个领域，包括锂离子电池。
石墨烯材料可以作为电池负极材料。
传统的锂离子电池负极材料是石墨，但石墨烯具有更高的电导率和更大的比表面积，可以提高电池的充放电性能。
石墨烯的高电导率可以降低电极材料的内阻，提高电流传输速度，从而增加电池的充电速率。
而石墨烯的高比表面积可以提供更多的活性材料与锂离子进行反应，增加充电容量和功率密度。
石墨烯还具有出色的机械强度和化学稳定性，可以提高电池的循环寿命和安全性能。
石墨烯材料可以作为电池隔膜材料。
锂离子电池中的隔膜用于防止正负极直接接触，防止短路和过热等安全问题。
传统的电池隔膜材料是聚合物薄膜，但石墨烯具有高渗透性和高机械强度，可以提高电池的渗透性和机械稳定性。
石墨烯还具有优异的热导率和耐化学腐蚀性，可以提高电池的散热性能和耐受性能。
石墨烯材料还可以作为电池电解液添加剂。
锂离子电池的电解液是电池中起到导电和传输锂离子的关键组分。
传统的电解液是有机溶液，但石墨烯可以通过其高比表面积和活性表面吸附锂离子，提高电解液的离子导电性和锂离子传输速率。
石墨烯还可以提供更多的储锂位点，增加电池的储能密度和容量。
石墨烯材料在锂离子电池中的应用具有重要意义。
它可以作为电池负极材料，提高电池的充放电性能；可以作为电池隔膜材料，提高电池的安全性能；可以作为电池电解液添加剂，提高电池的导电性能和锂离子传输速率。
石墨烯的应用为锂离子电池的性能改进和应用拓展提供了新的途径，对于电动汽车、储能等领域的发展具有重要意义。
石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用
石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用一、简介锂离子电池作为一种重要的能量存储装置，在电子设备、电动车等领域得到了广泛应用。
然而，传统的锂离子电池在能量密度、循环寿命等方面还存在一些问题。
因此，寻找新的电池材料以提高锂离子电池的性能成为了科研工作者的主要研究方向之一。
石墨烯及其复合材料由于其独特的结构和优越的性能，成为了锂离子电池领域的热门研究方向。
二、石墨烯在锂离子电池中的应用2.1 石墨烯作为电极材料石墨烯具有极高的导电性和较大的比表面积，可以作为锂离子电池的电极材料。
石墨烯电极具有高能量密度、高功率密度以及良好的循环稳定性。
石墨烯的导电性可以使得电池具有更高的充电速率和放电速率，提高电池的功率密度。
同时，石墨烯的大比表面积可以增加电极与电解液之间的接触面积，提高电池的能量密度。
因此，石墨烯在锂离子电池中有着广泛的应用前景。
2.2 石墨烯包覆材料石墨烯可以用作包覆材料，将其包覆在锂离子电池的正极或负极材料表面。
石墨烯的包覆可以有效提高电极材料的导电性和循环稳定性。
例如，将石墨烯包覆在锂离子电池的钴酸锂正极材料表面，可以提高电池的循环寿命和容量保持率。
石墨烯包覆还可以解决一些电极材料的体积膨胀问题，提高电池的循环稳定性。
三、石墨烯复合材料在锂离子电池中的应用3.1 石墨烯复合正极材料石墨烯可以与金属氧化物、碳酸盐等材料形成复合材料，用作锂离子电池的正极材料。
石墨烯复合正极材料具有较高的比容量和循环寿命。
石墨烯可以提高正极材料的导电性和离子传导性，改善电池的性能。
因此，石墨烯复合正极材料在锂离子电池中有着广泛的应用前景。
3.2 石墨烯复合负极材料石墨烯可以与硅、锂钛酸等材料形成复合材料，用作锂离子电池的负极材料。
石墨烯复合负极材料具有较高的比容量和循环寿命。
石墨烯可以提高负极材料的导电性和离子传导性，改善电池的性能。
石墨烯还可以缓解负极材料的体积膨胀问题，提高电池的循环稳定性。
3.3 石墨烯复合电解液石墨烯可以与电解液中的添加剂形成复合材料，用于改善电解液的性能。
石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用
石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用俞会根;赵亮;盛军【摘要】介绍了石墨烯的物理化学性质,在锂离子电池中的应用及产业化的情况.石墨烯因其特殊的二维结构,具有与石墨负极不同的电化学性能.对石墨烯作为锂离子电池负极材料的电化学性能及其影响因素、制备方法、储锂机理等做了介绍.从石墨烯用于锂离子电池的两个方面材料,即负极及复合电极材料,对石墨烯电极国内外的研究状况做了介绍.与石墨负极相比,石墨烯电极具有高容量、高功率密度的优点,但也存在首周库仑效率低、充放电过程极化较大等缺点.目前石墨烯还未实现产业化,石墨烯电池的研发也多处于概念阶段.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2014(038)006【总页数】4页(P1155-1158)【关键词】锂离子电池;石墨烯;负极材料;石墨烯复合电极【作者】俞会根;赵亮;盛军【作者单位】北京新能源汽车股份有限公司,北京102606;北京新能源汽车股份有限公司,北京102606;北京新能源汽车股份有限公司,北京102606【正文语种】中文【中图分类】TM912.9石墨烯指单层石墨，是目前所知道的最薄的材料。
虽然科学家们从1947年开始就对石墨烯的物理性质进行了一系列的理论研究，但直到2004年，美国曼彻斯特大学Geim小组才用最简单的机械剥离法从高定向裂解石墨上剥离下了大片的石墨烯，进一步表征了石墨烯的各种性质，并因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是碳原子堆积成的六边形网格平面，具有理想的二维晶体结构，C-C原子键长是0.142 nm，面密度为0.77mg/m2。
类似于石墨的电子结构，石墨烯中的碳原子也是sp2杂化，每个碳原子贡献出一个未成键电子，所以石墨烯具有良好的导电性，电导率可达106 S/m。
另外，石墨烯层有很好的韧性来适应外力，所以其结构十分稳定。
石墨烯的室温热导率约为5×103W/mK，是室温下铜的热导率的10倍多[1]，表1中列出了石墨烯、石墨、金属铜的一些物理性质。
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。
石墨烯在锂电池中的应用
石墨烯在锂电池中的应用墨烯具有10倍于商用硅片的高载流子迁移率（15000cm2/V•s)，导电性能优越，尤其适用与制造锂电池导电添加剂、锂电池正负极复合材料等锂电池材料。
此外，石墨烯电极复合材料及导电添加剂能有效改善电极循环性能：加入石墨烯的磷酸铁锂正极复合材料，循环100周后，可逆比容量为纯LiPO4电极的1.4倍。
石墨烯在电池中的应用1.作为导电剂锂离子电池充放电是通过锂离子在正负极的脱嵌反应来实现的。
具体表现为，充电时正极锂离子脱插，负极锂离子嵌入；放电时正极锂离子嵌入，负极锂离子脱插。
在这个过程中，嵌入与脱插的锂离子越多，电池容量越大。
其充放电速度主要由锂离子在电极中的传输和脱嵌速度来决定。
所以如果电极材料中电子和锂离子传导通道越多，其充电速度就越快。
传统锂离子电池无法进行快速充电，主要受限于锂电池正负极导电性能不足，无法同电子进行充分反应，反应层集中在表面影响内部电极的反应，导致锂离子短时间内脱嵌速度不足，无法形成大电流，间接影响锂离子扩散系数，同时受限于高倍率充电下电池寿命的衰减。
而且传统电池在工作时会在电极表面形成一层固体电解质膜，阻挡了锂离子的“脚步”，进而减慢了锂离子的运输速度。
锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、三元和磷酸铁锂等。
石墨烯在正极材料中属于面点接触，具有优异的导电性能，可以作为其电极的导电剂，优异于作为点点接触的常规导电剂。
锂电池有个性能叫做倍率性能，用C来衡量。
假设一块锂电池的容量是3000mAh，那么1C就是用3000mA的电流给它充电，一小时充满；2C就是用6000mA的电流充电，半小时充满。
续航与电量正相关的情况下，充到支持相同续航里程的电量，倍率性能大的电池充电时间更短。
电芯在快充时，主要的技术难点为锂离子在正极的快速脱离，在电解液的传输以及在负极的嵌入，其中相对重要的是要求正负极具有良好的导电性，可以在短时间进行大规模化学反应，这样电子的扩散速度加快，增加了锂离子的脱嵌和嵌入速度。
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石墨烯系列产品
产品名称 氧化石墨烯粉末
石墨烯粉末
氧化石墨烯浆料 氧化石墨烯溶液
生物级 氧化石墨烯溶液 石墨烯分散液
氧化石墨烯 量子点溶液
产品关键指标
层数：1 单层率 ≥99.0% 纯度 ≥ 99.0 wt% 横向尺寸：0.5～10 um 层数：1 单层率 ≥99.0% 纯度 ≥ 99.0 wt% 横向尺寸：0.5～10 um 层数：1 单层率 ≥99.0% 固含量：3.5%～4.5% 浓度：0.5g/L，浓度可按需求定制 层数：1 单层率 ≥99.0% 浓度：0.1g/L，浓度可按需求定制 杂质离子含量≤ 10 ppm 层数：1 单层率 ≥99.0% 浓度：0.5g/L，浓度可按需求定制 层数：1 单层率 ≥99.0%
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氧化石墨烯的还原—Vc为还原剂
J. Zhang, S. Guo, Chem. Comm. 2010, 46,1112
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氧化石墨烯的还原—Vc为还原剂
不同还原剂还原氧化石墨烯的性能比较
还原剂 Vc
NH2OH
NH2NH2
还原时间/h
0 24 48 0 0.5 1 0 24
C:O
2.0:1 2.4:1 5.7:1 1.9:1 6.1:1 9.7:1 2.7:1 10.3:1
17Байду номын сангаас
三维网络结构石墨烯包覆磷酸铁锂正极材料
上海交大/碳 源 汇 谷（）
三维网络结构石墨烯包覆磷酸铁锂基 18650锂离子电池
上海交大/碳 源 汇 谷
三维网络结构石墨烯包覆磷酸铁锂基 18650锂离子电池性能
6分钟充放电！可满足动力电池需要！
三维网络结构石墨烯包覆磷酸铁锂基 18650锂离子电池性能
12分钟充放电2000周后比容量仍>80%!
三维网络结构石墨烯/碳微球复合负极材料
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三维石墨烯/碳微球复合锂离子电池负极的性能
Y. Yang, S. Guo, J. Mater. Chem. 2012, 22, 23194; RSC Adv. 2013, 3, 1406; J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 9111; Carbon 2014, in press
期望政府和企业对相关项目给予更多的关注和支持,努力/ 协力将石墨烯从实验室引领到工业领域。
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谢谢！
25
两层及以上的石墨微片不具有以上性质！
Holding great promise for widespread applications
石墨烯应用预测
现有石墨烯制备方法及其面临的问题
K S Novoselov et al. Nature 490, 192-200 (2012)
现有石墨烯制备技术
石墨微机械剥落法 化学气相沉积/晶体取向
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总结
开发了具完全自主知识产权的基于维生素C还原的单层石墨烯制 备技术，完成工业化生的工艺放大（中试），产能达3吨/年，获授 权发明专利13件。
发展了3D结构的石墨烯/磷酸铁锂、石墨烯/碳微球复合锂离子 电池正、负极材料制备技术，完成了相应的工业生产中试实验。
组装生产的石墨烯/磷酸铁锂基“18650”锂离子电池具有优异的 倍率性能，5C（12分钟），10C（6分钟）充放电。
生长法 氧化石墨烯化学还原法
直接化学合成法 ……
氧化石墨烯的还原
? ?
J. Zhang, S. Guo, Chem. Comm. 2010, 46,1112
1052 1226 1178
586
856
1621
1727
1401
1800 1600 1400 1200 1000 800 600
Wavenumber (cm-1)
HCl
Graphene/Austenite/iron
Nanoporous graphene sheets
Y. Yang, J. Zhang, S. Guo, et al, J. Mater. Chem. 2012, 22, 23194; Carbon 2014, in press
锂离子电池及关键材料
Operating Principle of Lithium Ion Battery
Cathode
Anode
Olivine-type LiFePO4
Gaphitized carbon
Prerequisites:
Large specific capacity, high rate capability, good cycling stability, good safety, and cost-effective
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碳源汇谷新材料科技有限公司
“中国碳谷”的 骨干成员 单层石墨烯粉体规模化生产的开拓者 石墨烯产品及技术解决方案的领导者
成立于2014年3月，坐落于紫竹国家高科技园区
石墨烯中试(3吨/年)产品的指标
优异的性能指标 1、单层率>99%; 2、纯度>99.8%; 3、石墨烯导电率1000 s/cm； 4、原材料成本 < 0.5元/g。
石墨烯量子点（GQDs）的稳定性
纳米孔状石墨烯的制备
Y. Yang, J. Zhang, S. Guo, et al, J. Mater. Chem. 2012, 22, 23194; Carbon 2014, in press
纳米孔状石墨烯的制备
Annealing (900℃)
Graphene oxide/ferrocene
石墨烯及其在锂离子电池电极材 料中的应用
郭守武
上海交通大学
2015年12月17日
石墨烯的科学定义和结构特征
定义：碳原子六方键合而成的理想二维（单原子层）晶体
结构简式
AFM图像
HRTEM图像
石墨烯的独特性质
杨氏模量: ~1,100 GPa 抗断裂强度: ~125 GPa 热导率: ~5,000 Wm-1K-1 载流子迁移率: ~200,000 CmV-1S-1 比表面积: ~2630 m2g-1 可见光波段光透过率: > 83% 等等
浓度：0.05g/L，浓度可按需求定制 层数：1 单层率 ≥99.0% 粒径：～40 nm,可提供更小粒径的量 子点
根据不同应用需求 现已推出7类产品
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石墨烯量子点制备（光辅助-费顿反应）
全新的石墨烯量子点快速廉价制备技术
X. Zhou, J. Zhang, S. Guo, et al, ACS Nano, 2012, 6, 6592-6599； ChemPhysChem, 2013, 14, 2627 – 2640