3D打印石墨烯制备技术及其在储能领域的应用研究进展

王 楠，燕绍九，彭思侃，陈 翔，戴圣龙

(中国航发北京航空材料研究院 石墨烯及应用研究中心，北京 100095)

3D打印石墨烯制备技术及其在储能领域的应用研究进展

王 楠，燕绍九，彭思侃，陈 翔，戴圣龙

(中国航发北京航空材料研究院 石墨烯及应用研究中心，北京 100095)

石墨烯优异的力学和物理性能使其成为理想的储能材料。因结构精确可控，易实现规模化制备，3D打印石墨烯材料有望在储能领域得到广泛应用。本文全面综述了3D打印石墨烯制备技术及其在储能领域的应用研究进展。石墨烯墨水的黏度和可打印性是实现石墨烯3D打印的制约因素。实现工艺简单、浓度可控、无黏结剂石墨烯墨水的规模化打印将成为3D打印石墨烯制备技术未来的研究热点。石墨烯超级电容器、锂硫电池、锂离子电池等储能元件一体化打印成型是3D打印石墨烯在储能领域应用的发展方向。

3D打印；石墨烯；储能；超级电容器；锂离子电池

石墨烯纳米片是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的单层原子厚度的二维晶体，6个碳原子以sp2杂化方式构成蜂窝状晶格[1,2]。石墨烯展现出超高的强度，优异的热导率、透光率以及柔性轻质特性[3]。此外，石墨烯具有巨大的比表面积和超高的电导率，其理论比表面积>2500m2·g-1[4]，电子迁移率高达200000cm2·V-1·s-1[5]。凭借独特的物理、化学性能，石墨烯在纳米电子、传感器、复合材料、生物支架，尤其是储能元件方面展现出广阔的应用前景[6-12]。

然而，研究发现二维石墨烯倾向于团聚或堆叠以降低表面能，这极大削弱了石墨烯的优异性能[13]。但……