1、鋰離子電池發(fā)展現狀

　　與普通電池相比，鋰離子電池具有比能量高、自放電小、使用壽命長、高低溫適應性強、綠色環(huán)保等優(yōu)點。它們是現代高性能電池的首選，已成為便攜式電子產品和電動汽車電源供應。新能源汽車(主要是電動汽車)市場的持續(xù)快速擴張，帶動鋰離子動力鋰電池需求猛增。

　　當前商業(yè)化的鋰離子電池材料系統(tǒng)主要是陰極鈷酸鋰，磷酸鐵鋰和陽極石墨。雖然石墨的儲鋰容量可以達到372(mAh)/g，允許鋰離子自由嵌入和脫出，形成相對穩(wěn)定的固體電解質界面膜，取代鋰金屬成為行業(yè)標準負極材料，但其能量密度過高.低，成為制約其高端電池應用的瓶頸。目前鋰離子電池的比能量已達到140(Wh)/kg，是鎳鎘電池的3倍，鎳氫電池的1.5倍，但仍不能完全滿足目前市場的性能動力鋰電池的要求。中國政府在“十三五”新能源汽車試點共性關鍵技術研究項目中提出的高比能量鋰離子電池技術：到2020年，電池單體能量密度為300(Wh)/kg，循環(huán)壽命1500次，成本0.8元/(Wh)，安全性能符合國家標準要求。因此，基于目前鋰離子電池材料體系的商業(yè)應用，如何開發(fā)新型高性能復合電極材料是加快突破鋰離子電池發(fā)展瓶頸的關鍵，具有重要的科學意義和應用價值。

　　2、石墨烯的特點及其在鋰離子電池中應用潛力分析

　　石墨烯具有獨特的單層二維結構，只有一層原子層厚，約0.34nm，相當于人類頭發(fā)直徑的千分之一。它是目前已知的最薄、最強和最致密的結構。納米材料具有良好的透光率(97.7%透光率)、高熱導率(5300W/(mK)，是金剛石的3倍)、高電子遷移率。

　　在鋰離子電池領域，石墨烯具有潛在的顛覆性特征：首先，石墨烯具有優(yōu)良的電學和熱學性能，使其具有良好的電子傳輸通道和循環(huán)穩(wěn)定性，并實現了電池的安全性和快速的充放電，并能延長使用壽命;二是石墨烯層間距大于結晶度好的石墨層間距，使鋰離子在石墨烯片間順利擴散，有利于鋰離子電池動力性能的提高;第三是石墨烯是單層碳原子，上下表面可以儲存鋰離子，并且由于制備過程中引入了缺陷、邊緣懸空鍵等，這些位置可以儲存鋰離子，增加了存儲容量，因此理論上其容量可能是石墨烯的兩倍，最高可達744(mAh)/g。石墨烯在鋰離子電池領域的應用，將帶來性能上的質的飛躍。

　　3、石墨烯在鋰離子電池中的大規(guī)模應用難點與爭議

　　3.1、高質量、低成本石墨烯的制備是制約石墨烯應用的難點

　　氧化還原法是一種行之有效的石墨烯工業(yè)化制備工藝，雖然可以大規(guī)模制備，但得到的石墨烯存在缺陷，在其基面引入了官能團，大大降低了性能，且層數較少 ，規(guī)模越大。 化工生產越困難，成本越高。 制備結構穩(wěn)定、形貌可控的高質量石墨烯，降低石墨烯宏觀制備的成本是制約石墨烯應用的難點。

　　3.2、對石墨烯在鋰離子電池中大規(guī)模應用的爭議

　　石墨烯是一種有望替代、彌補或顛覆傳統(tǒng)材料的先進材料。業(yè)內仍有不同的聲音，主要集中在三個方面：一是在電化學原理上，石墨烯并沒有充分展現其顛覆性的潛力;二是在鋰離子電池中，石墨烯是最快應用于鋰離子電池負極和導電材料的?？刂破涑杀竞凸に嚰嫒菪匀允切袠I(yè)亟待解決的關鍵問題。第三是石墨烯應用的當前比較。成熟領域多集中在低端和低端石墨烯產品。能夠真正展現石墨烯特殊性能的高端應用還處于實驗室階段，在短時間內實現量產和商業(yè)化應用還有些困難。

　　石墨烯的性能毋庸置疑。其在鋰離子電池領域的應用，滿足了市場對鋰離子電池更高的需求。雖然還有很多挑戰(zhàn)，但最好是開始。隨著現場應用研究的不斷發(fā)展和制備技術的成熟，石墨烯在鋰離子電池領域具有廣闊的發(fā)展前景。