理想的石墨烯是真正的表面性固體，其所有碳原子均暴露在表面，具有用作鋰離子電池正負極材料的獨特優(yōu)勢：
1）石墨烯具有超大的比表面積（2630m2/g），比表面積的增大可以降低電池極化，減少電池因極化造成的能量損失。
2）石墨烯具有優(yōu)良的導電和導熱特性，即本身已具有了良好的電子傳輸通道，而良好的導熱性確保了其在使用中的穩(wěn)定性。
3）在聚集形成的宏觀電極材料中，石墨烯片層的尺度在微納米量級，遠小于體相石墨的，這使得Li+在石墨烯片層之間的擴散路徑較短；而且片層間距也大于結(jié)晶性良好石墨的，更有利于Li+的擴散傳輸。因此，石墨烯基電極材料同時具有良好的電子傳輸通道和離子傳輸通道，非常有利于鋰離子電池功率性能的提高。
商業(yè)化鋰離子電池石墨負極的理論容量為372mA·h/g。為實現(xiàn)鋰離子電池的高功率密度和高能量密度，提高鋰離子電池負極材料的容量是一個關(guān)鍵性問題。無序或比表面積高的熱還原石墨烯材料具有大量的微孔缺陷，能夠提高可逆儲鋰容量。
因此，相對石墨材料，石墨烯的儲鋰優(yōu)點有：
1）高比容量：鋰離子在石墨烯中具有非化學計量比的嵌入？脫嵌，比容量可達到700~2000mA·h/g，遠超過石墨材料的理論比容量372mA·h/g（LiC6）；
2）高充放電速率：多層石墨烯材料的面內(nèi)結(jié)構(gòu)與石墨的相同，但其層間距離要明顯大于石墨的層間距，因而更有利于鋰離子的快速嵌入和脫嵌。
3、理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感
這樣看來，石墨烯作為負極材料簡直就是太完美了！但是，金無足赤，人無完人，石墨烯這種理想材料還是有缺陷的，而且還不是小缺陷，
1）制備的單層石墨烯片層極易堆積。喪失了因其高比表面積而具有的高儲鋰空間的優(yōu)勢；
2）首次庫倫效率低。由于大比表面積和豐富的官能團及空位等因素，循環(huán)過程中電解質(zhì)會在石墨烯表面發(fā)生分解，形成SEI膜，造成部分容量損失，因此首次庫倫效率與石墨負極相比明顯偏低，一般低于70%；同時，碳材料表面殘余的含氧基團與鋰離子發(fā)生不可逆副反應，填充碳材料結(jié)構(gòu)中的儲鋰空穴，造成可逆容量的進一步下降；
3）初期容量衰減快。一般經(jīng)過十幾次循環(huán)后，容量才逐漸穩(wěn)定；
4）存在電壓平臺及電壓滯后等缺陷。
所以，將石墨烯和其他材料進行復合制作成石墨烯基復合負極材料是現(xiàn)在鋰電池研究的熱點，也是今后發(fā)展的趨勢。
這方面大家做了非常多的工作，但是主要問題還是糾結(jié)于以下幾點：
1）石墨烯和石墨烯復合電極在比容量、電壓特性、內(nèi)阻、充放電性能、循環(huán)性能、倍率性能等電化學性能方面已經(jīng)表現(xiàn)出了優(yōu)異的特性。但是，碳質(zhì)材料微觀結(jié)構(gòu)的復雜性，材料結(jié)構(gòu)和電極的電化學性能間的關(guān)系制約著高性能、高效能鋰離子電池的發(fā)展。
2）鋰鹽電解質(zhì)在碳負極表面形成鈍化薄膜（SEI膜），致使石墨烯電極在首次充放電過程中的庫倫效率只有50%~70%，不可逆比容量損失高達30%~50%。
3）為了進一步解決目前存在的循環(huán)壽命差、快速大電流充放電性能不佳、能量密度和功率密度較低等缺陷，應該深入研究大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)單層或幾層石墨烯材料的方法、加大對石墨烯材料充放電機理的研究，提出構(gòu)建合理有效微觀形貌石墨烯材料的可行性方法，并深入研究石墨烯的尺寸、結(jié)構(gòu)、缺陷及孔徑等因素對石墨烯材料電化學性能的影響。
小烯評論
石墨烯在電池材料領(lǐng)域有著巨大的應用潛力這是毋庸置疑的，但是這是建立在石墨烯理想的結(jié)構(gòu)和性能的條件下的，但是反觀石墨烯行業(yè)，宣稱已經(jīng)實現(xiàn)了單層或少層石墨烯量產(chǎn)的企業(yè)比比皆是，但是石墨烯的質(zhì)量到底如何沒人知道。
鋰電池市場有多火是有目共睹了，但是據(jù)小編聽說，電池界對于石墨烯并沒有我們想象的那么熱情，理論上性能再好，沒有有實實在在的產(chǎn)品做支撐都是曇花一現(xiàn)。所以，石墨烯界還是少去蹭電池的熱度，把自己的內(nèi)功修煉好，咱性能這么好，說不定哪天真能上天，你說呢？
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