锂离子二次电池石墨烯基负极材料研究进展

李继亮 程耿

（中国船舶重工集团公司第七一二研究所 湖北武汉 430064）

0 引言

目前，锂离子二次电池已成为世界各国竞相研究开发的热点，而负极材料是决定锂离子电池综合性能优劣的关键因素之一[1]。目前商业化碳负极材料存在的主要问题是：实际比容量低(约为300～330 mAh/g，理论比容量为372 mAh/g)、首次不可逆损失大、倍率放电性能差等，其组装电池已远远不能满足实际需求。因此，积极探索比容量高、容量衰减率小、安全性能好的新型锂离子电池负极材料体系，已成为国际上研究的热点。当前，各国研究人员在积极探索新的电极材料及设计新的纳米结构电极材料[2]。特别的，因为石墨烯基负极材料具有比石墨类材料更优异的导电性，更高的比表面积，化学稳定性好，以及较宽的电化学窗口，其作为锂离子二次电池负极材料具有巨大的潜力。

1 石墨烯基负极材料研究现状

纯石墨烯在使用还原氧化石墨法制备过程中容易再次堆垛，对锂离子完全嵌入 /脱出十分不利[3]，因此， 使用石墨烯作为电池负极材料时通常加入其它无机材料，以提高其容量性质。以石墨烯膜[4]作为电极材料在锂电池中有很大的放电容量(680 mA·h/g)，但其充放电的循环性较差，第二次的放电容量仅为首次放电容量的 15%(86 mA·h/g)。石墨烯复合物在锂离子电池、超级电容器及燃料电池等电源材料领域中的研究正在深入。石墨烯复合材料在锂离子电池上的应用，主要有石墨烯与碳基材料复合物，石墨烯与金属复合材料，石墨烯与金属氧化物复合材料等。……