石墨烯作為一種超級材料
，憑借著優異的電化學和機械性能，吸引了廣泛的關注，2015nian，xijinpingzongshujizaifangwenyingguodexingchengzhongteyifangwenleyingguomanchesitedaxuedeguojiashimoxiyanjiusuo，bingduizhezhongjuyouteshuxingnengdechaojicailiaozuochulegaodupingjia，suihouhuaweigongsijiuxuanbujiangtouzishubaiwanyingbangyugaiyanjiusuojiushimoxizaixinxihetongxinjishufangmiandeyingyongqianjingzhankaiyanjiu。zaiguoneideA股市場也掀起了一場石墨烯材料的概念炒作風暴，凡是和石墨烯概念的相關的股票紛紛大漲
，也有不少電池企業宣布自己研發出了“全球首款石墨烯電池”，雖然這些都是電池廠家放出的煙霧彈，但是也博取了眾人的眼球
，引起了廣泛的關注。

 

 

xiaobianzuoweiyiminglilizidianchixingyedezishencongyezhe，zhexiesuoweideshimoxidianchibingbunengmanguoxiaobiandeyanjing。qishidaduoshudeshimoxidianchijinjinshishiyongshaoliangdeshimoxizuoweililizidianchidedaodianji，tianjialiangbuzu1%，本ben質zhi上shang還hai是shi鋰li離li子zi電dian池chi，隻zhi不bu過guo是shi以yi石shi墨mo烯xi作zuo為wei宣xuan傳chuan的de噱xue頭tou
，而er前qian一yi段duan時shi間jian炒chao作zuo的de華hua為wei石shi墨mo烯xi電dian池chi
，僅jin僅jin是shi以yi石shi墨mo烯xi作zuo為wei鋰li離li子zi電dian池chi的de散san熱re輔fu助zhu手shou段duan，增zeng強qiang鋰li離li子zi電dian池chi在zai高gao溫wen下xia的de工gong作zuo能neng力li，石shi墨mo烯xi並bing不bu參can加jia鋰li離li子zi電dian池chi內nei部bu的de電dian化hua學xue反fan應ying
，嚴yan格ge意yi義yi上shang隻zhi能neng稱cheng為wei石shi墨mo烯xi增zeng強qiang鋰li離li子zi電dian池chi。

 

qishi，zaixianyoudejishunenglixia，kaolvdaochengbendengyinsudexianzhi
，shimoximuqianzhuyaoyingyonghaishizuoweililizidianchidedaodianjihefuzhusanreshouduan。chuantongdelilizidianchidaodianji
，rutanheiSP，碳纖維VGCF等，與活性物質的接觸是點接觸
，限製了導電作用的發揮，增加了導電劑添加量。而是石墨烯是片狀結構，與活性物質的接觸為點-麵(mian)接(jie)觸(chu)，可(ke)以(yi)最(zui)大(da)化(hua)的(de)發(fa)揮(hui)導(dao)電(dian)劑(ji)等(deng)作(zuo)用(yong)，減(jian)少(shao)導(dao)電(dian)劑(ji)的(de)用(yong)量(liang)，提(ti)升(sheng)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)，但(dan)是(shi)再(zai)好(hao)的(de)材(cai)料(liao)也(ye)存(cun)在(zai)缺(que)點(dian)
，石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)片(pian)狀(zhuang)結(jie)構(gou)，會(hui)對(dui)鋰(li)離(li)子(zi)擴(kuo)散(san)形(xing)成(cheng)阻(zu)礙(ai)
，在(zai)較(jiao)大(da)的(de)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)時(shi)，會(hui)造(zao)成(cheng)Li+的擴散阻抗增加，從而造成電池的倍率性能下降。今天小編就帶大家對石墨烯作為鋰離子電池導電劑的優缺點進行分析。　　

 

 

天津大學的楊全紅老師是石墨烯行業的資深學者，在2012年發表於Nano Energy的文章上，研究了石墨烯用作鋰離子電池導電劑的優缺點。在楊老師的研究中，采用了商用10Ah的“LiFePO4/石墨”方形鋰離子電池。研究顯示
，以少量（1%）的(de)石(shi)墨(mo)烯(xi)取(qu)代(dai)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)內(nei)的(de)傳(chuan)統(tong)導(dao)電(dian)劑(ji)，不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)提(ti)升(sheng)化(hua)性(xing)物(wu)質(zhi)的(de)比(bi)例(li)
，還(hai)能(neng)顯(xian)著(zhu)的(de)降(jiang)低(di)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)阻(zu)抗(kang)
，但(dan)是(shi)由(you)於(yu)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)片(pian)狀(zhuang)結(jie)構(gou)，會(hui)對(dui)Li+快速擴散形成很大的阻礙，因此在大電流充放電（>3C）時(shi)

，會(hui)使(shi)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)產(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的(de)極(ji)化(hua)，影(ying)響(xiang)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)放(fang)電(dian)容(rong)量(liang)。這(zhe)一(yi)研(yan)究(jiu)顯(xian)示(shi)
，石(shi)墨(mo)烯(xi)作(zuo)為(wei)導(dao)電(dian)劑(ji)適(shi)合(he)應(ying)用(yong)在(zai)一(yi)些(xie)對(dui)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)充(chong)放(fang)電(dian)倍(bei)率(lv)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao)的(de)場(chang)合(he)

，石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)添(tian)加(jia)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)的(de)提(ti)升(sheng)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)的(de)占(zhan)比(bi)，降(jiang)低(di)電(dian)極(ji)阻(zu)抗(kang)，提(ti)升(sheng)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)，但(dan)是(shi)在(zai)一(yi)些(xie)石(shi)墨(mo)烯(xi)並(bing)不(bu)適(shi)合(he)應(ying)用(yong)在(zai)功(gong)率(lv)型(xing)電(dian)池(chi)（充放電倍率>3C）上作為導電劑。

 

實驗中楊全紅的團隊製作了兩種電池，一種是普通的對照組電池，使用了7%的炭黑和3%的導電石墨
，實驗組則使用1%的石墨烯和1%炭黑作為導電劑。試驗結果顯示
，在相同的塗布量的前提下
，使用石墨烯的實驗組電池容量（0.5C充放電）要(yao)明(ming)顯(xian)高(gao)於(yu)對(dui)照(zhao)組(zu)電(dian)池(chi)
，並(bing)且(qie)兩(liang)者(zhe)的(de)循(xun)環(huan)性(xing)能(neng)接(jie)近(jin)
，表(biao)明(ming)石(shi)墨(mo)烯(xi)能(neng)夠(gou)搭(da)建(jian)起(qi)更(geng)為(wei)高(gao)效(xiao)的(de)導(dao)電(dian)網(wang)絡(luo)
，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)導(dao)電(dian)劑(ji)的(de)用(yong)量(liang)，提(ti)高(gao)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)容(rong)量(liang)（10%），降低電池的極化，提升電池的能量密度。

 

在隨後的倍率實驗中發現，在0.5C、1C和2C的充放電倍率下，實驗組的石墨烯導電劑電池相比於對照組電池都表出了更高的容量和更小的極化
，但是當充放電倍率提高到3C時，實驗組電池容量迅速下降到4Ah以下，而對照組電池的容量仍然保持在9Ah左右
，繼續將放電倍率提高到4C，實驗組石墨烯導電劑電池由於極化太大，已經無法放電
，而對照組電池則相對穩定。

 

 

EIS分(fen)析(xi)顯(xian)示(shi)
，添(tian)加(jia)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)實(shi)驗(yan)組(zu)電(dian)池(chi)的(de)歐(ou)姆(mu)阻(zu)抗(kang)要(yao)明(ming)顯(xian)低(di)於(yu)對(dui)照(zhao)組(zu)電(dian)池(chi)
，這(zhe)主(zhu)要(yao)得(de)益(yi)於(yu)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)片(pian)狀(zhuang)結(jie)構(gou)能(neng)夠(gou)於(yu)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)顆(ke)粒(li)形(xing)成(cheng)很(hen)好(hao)的(de)接(jie)觸(chu)，降(jiang)低(di)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)，但(dan)是(shi)在(zai)高(gao)頻(pin)段(duan)的(de)電(dian)荷(he)交(jiao)換(huan)阻(zu)抗(kang)
，實(shi)驗(yan)組(zu)電(dian)池(chi)要(yao)明(ming)顯(xian)高(gao)於(yu)對(dui)照(zhao)組(zu)電(dian)池(chi)，這(zhe)表(biao)明(ming)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)加(jia)入(ru)影(ying)響(xiang)了(le)Li+在電極內的擴散。仿真結果顯示
，主要是由於石墨烯的片狀結構對Li+的擴散形成了阻礙，導致Li+的擴撒路徑延長，從而造成了添加石墨烯的鋰離子電池在大電流下極化增加，導致電池的放電容量下降。而傳統的炭黑、導電碳纖維和導電石墨等材料
，由於橫截麵較小，因此對Li+的擴散阻礙較小，對鋰離子電池大電流放電性能影響不大。

 

該(gai)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)
，石(shi)墨(mo)烯(xi)作(zuo)為(wei)導(dao)電(dian)劑(ji)雖(sui)然(ran)能(neng)夠(gou)顯(xian)著(zhu)的(de)提(ti)升(sheng)電(dian)極(ji)的(de)導(dao)電(dian)性(xing)

，降(jiang)低(di)導(dao)電(dian)劑(ji)的(de)用(yong)量(liang)，提(ti)升(sheng)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)，但(dan)是(shi)並(bing)不(bu)是(shi)所(suo)有(you)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)適(shi)合(he)食(shi)用(yong)石(shi)墨(mo)烯(xi)作(zuo)為(wei)導(dao)電(dian)劑(ji)
，在(zai)一(yi)些(xie)對(dui)充(chong)放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)需(xu)求(qiu)不(bu)高(gao)的(de)領(ling)域(yu)

，例(li)如(ru)儲(chu)能(neng)、電子設備等
，工作電流較小
，適合采用石墨烯取代傳統的導電劑。但是在一些對充放電電流要求較高的領域，例如高功率電池
、動力電池等方麵，由於石墨烯會造成鋰離子電池在大電流情況下，極化增加，並不適合采用石墨烯作為導電劑。