石墨烯及其在锂电池领域的应用2017报告资料

综述移动终端锂电池突破之石墨烯电池作者：吴凯倪子婷陈谦谦来源：《科学与信息化》2017年第25期摘要如今智能手机和平板电脑已被广泛使用和普及，移动终端作为简单便携式通讯娱乐设备已有几十年的发展历史。

如今的移动终端设备已有翻天覆地的变化，但作为其必要构成部分之一的锂电池却一直未有着巨大的革命性突破。

现有的锂电池显然有点跟不上我们移动终端长续航的需求了，然而近两年来有一种新型的电池出现在我们生活中——石墨烯电池。

关键词移动终端；锂电池；石墨烯电池前言随着科学技术的发展，移动终端的功能日益丰富和完善。

但是现有的锂电池似乎却不能有更好的能力去支撑移动终端长时间的使用，但石墨烯电池却能打破锂电池现有的一些瓶颈，比如容量小，充电慢等。

因此石墨烯更能满足人们对移动终端使用需求，现有的石墨烯电池技术还不是很成熟，并没有大面积的商业化使用，不过我相信石墨烯电池会取代锂电池而引领终端电池技术数年。

1 终端锂电池的原理、现状与瓶颈1.1 终端锂电池的原理锂电池通常分为锂金属电池和锂离子电池。

锂金属电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池[1]。

而锂离子电池则以锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料。

现在手机锂电池正极材料由于技术的突破越来越丰富多样，也越来越稳定。

负极材料一般来说都采用石墨，材料稳定而且成本也较低，但近年来有研究发现钛酸盐可能是更好的负极材料。

锂电池在充电过程中通过充电器发送的电流对锂离子（Li+）施加推力，从正极穿过电解质到达负电极后，以电化学能的形式存储起来。

当没有更多的锂离子从正极流向负极时。

当锂电池处于放电过程中，附着在负电极的锂离子开始迁移回正电极，这一过程被称为放电。

终端电压持续下降，最终降为零时，则需要再次充电。

1.2 手机锂电池的现状与瓶颈锂离子电池作为化学储能方式得到应用和发展相对较晚，但因其重量轻、比能量、比功率高和寿命长等特点被视为最具竞争力的电化学储能技术之一。

石墨烯复合材料的研究及其应用任成，王小军，李永祥，王建龙，曹端林摘要：石墨烯因其独特的结构和性能，成为物理化学和材料学界的研究热点。

本文综述了石墨烯复合材料的结构和分类，主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料。

并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。

关键词：石墨烯；复合材料；纳米粒子；含能材料Research and Application of Graphene compositesABSTRACT: Graphene has recently attracted much interest in physics,chemistry and material field due to its unique structure and properties. This paper reviews the structure and classification of graphene composites, mainly inclouding graphene-nanoparticles composites, graphene-polymer composites and graphene-carbonmaterials composites. And resume the application of graphene composites in the field of catalysis, electrochemistry, biological medicine and energetic materials.Keywords: graphene; composites; nanoparticles; energetic materials石墨烯自2004年曼彻斯特大学Geim[1-3]等成功制备出以来，因其独特的结构和性能，颇受物理化学和材料学界的重视。

关于石墨烯电池的调研报告0引言《世界报》的一则关于西班牙Graphenano 公司同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池的消息，引起了世界各地的转发与评论，该消息称石墨烯聚合材料电池能够提给电动车1000公里的续航能力，而其充电时间不到8分钟。

为调查此消息的真实性与石墨烯聚合材料电池的可行性，于是检索、收集了大量的资料，并总结做出了自己的调查结果。

1石墨烯简介石墨烯（Graphene ）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二維材料。

石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因「在二维石墨烯材料的开创性实验」为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收%的光；导热系数高达K m W ⋅/5300，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过s V cm ⋅/215000，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约m ⋅Ω-810，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。

因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。

由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

特斯拉CEO 马斯克近目在接受英国汽车杂志采访时表示，正在研究高性能电池，特斯拉电动车的续行里程很快将能达到800公里，比目前增长近70％。

其表示，特斯拉始终致力于打造纯电动汽车，将继续革新电池技术，不考虑造混合动力车。

特斯拉Model3电动汽车的续行里程有望达N320公里，售价约为万美元。

[]《功能材料信息》 2014年第11卷第4期 56-56页据悉，石墨烯兼具高强度、高导电性、柔韧性等优点，应用于锂电池负极材料后，可大幅度提高其电容量和大倍率充放电性能 ，或成特斯拉电池的理想材料。

石墨烯量子点材料及在电源中的应用谢观水;郝凡;路凯峰;张坚【摘要】介绍石墨烯量子点(GQD)材料的几种合成方法:电化学法、酸氧化法、水热/溶剂热法、微波/超声波法和溶液化学法等.综述GQD材料在燃料电池、超级电容器、有机太阳电池和染料敏化太阳电池等电源中的应用,展望GQD材料在电源中的应用前景.%The synthesis methods of graphene quantum dot (GQD) such as electrochemical scissoring,acid oxidation cutting,hydrothermal and solvothermal cutting,microwave and ultrasonic shearing,synthesis by chemistry solution were introduced.The applications of GQD in fuelcell,supercapacitors,organic solar cells and dye-sensitized solar cells were reviewed.The prospect of GOD applied in power source was suggested.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】4页(P370-373)【关键词】石墨烯量子点;合成;电源;燃料电池;超级电容器;太阳能电池【作者】谢观水;郝凡;路凯峰;张坚【作者单位】桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TM533;TM911.4;TM914.4石墨烯量子点(GQD)材料是在石墨烯的二维结构基础上，降低维度形成的一种准零维材料，具有石墨烯材料导电速度快[1]、导热能力好[2]、力学强度大和比表面积大[3]等优点，同时，具有量子点特有的可调谐的光学特性、发光效率较高等优点，在生物传感器、分子探针、光催化、太阳电池和柔性光电材料等[4]领域具有广阔的应用前景。

什么是石墨烯电池
石墨烯电池是一种基于石墨烯材料制作的新型电池。

石
墨烯是由碳原子构成的单层二维材料，具有优异的电导性、高表面积和机械强度等特点，因此被广泛应用于电池领域。

传统电池中常用的电极材料如石墨、钴酸锂等存在着容
量和寿命限制，而石墨烯作为新材料，具有很大的应用潜力。

石墨烯电池在电极材料和电解质方面都存在突破性的改进，从而提高了电池的性能。

石墨烯电池的电极材料采用了石墨烯薄片，其具有优异
的导电性和可调控性，能够提供更高的容量和更长的循环寿命。

石墨烯电极能够有效提升电池储能密度，使电池更加轻薄，适用于便携设备和电动车等领域。

除了电极材料，石墨烯电池还采用了新型的电解质，以
提高电池的离子传输速度和电池的稳定性。

传统电解质通常存在着电解液溶解性差、易燃爆等问题，而石墨烯电池使用的新型电解质能够解决这些问题，提高了电池的安全性和可靠性。

石墨烯电池的应用领域广泛，可以用于手机、平板电脑、电动车、储能设备等各种电子产品和能源存储领域。

其具有高性能、快速充电、长寿命、良好的安全性等特点，将对电池技术的发展起到重要的推动作用。

总之，石墨烯电池是一种基于石墨烯材料制作的新型电池，具有优异的电导性和高表面积等特点。

通过改进电极材料和电解质，石墨烯电池能够提供更高的容量和更长的循环寿命。

其应用领域广泛，将在电子产品和能源存储领域发挥重要作用。

石墨烯应用产物1. 电子技术领域石墨烯的出色导电性使其成为电子技术领域的理想材料。

石墨烯的电子迁移率比硅高得多，这意味着它能够更快地传输电子。

因此，石墨烯可用于制造更快速的电子设备，如晶体管和集成电路。

此外，石墨烯透明且柔韧，因此可用于制造灵活的电子设备，如可弯曲的显示屏和电子皮肤。

2. 光学领域由于石墨烯具有出色的光学特性，它在光学领域也有许多潜在应用。

石墨烯是一种透明材料，但却能吸收到可见光中的2.3%的光线。

这意味着石墨烯可以用于制造高效的太阳能电池或光伏材料。

此外，石墨烯的非线性光学特性使其成为制造激光器和光学调制器的理想材料。

3. 能源领域石墨烯在能源领域也有许多潜在应用。

由于其出色的导电性和热性能，石墨烯可以用于制造更高效的电池和储能设备。

石墨烯还可以用作催化剂，促进化学反应的进行，因此可用于制造更高性能的燃料电池和催化剂。

此外，石墨烯也可以用于制造更轻、更坚固的风力涡轮机叶片，提高风能利用效率。

4. 生物医学领域石墨烯在生物医学领域也有许多潜在应用。

石墨烯具有优异的生物相容性和生物兼容性，因此可以用于制造生物医学传感器和医疗设备。

石墨烯的高比表面积和吸附能力使其成为制造药物传递系统和生物成像剂的理想材料。

此外，石墨烯还可以用于制造高效的人工器官和细胞培养基质。

5. 环境保护领域石墨烯在环境保护领域也有许多潜在应用。

由于其高吸附能力和化学惰性，石墨烯可以用于净化水和空气，去除其中的有害物质。

石墨烯还可以用于制造高效的环境监测设备，监测大气中的污染物和水中的有害物质。

此外，石墨烯还可以用于制造高效的环境保护材料，如防腐蚀涂料和防霉材料。

总之，石墨烯具有许多优异的特性，使其成为许多领域的理想材料。

未来，随着石墨烯制备工艺的不断改进和石墨烯应用技术的不断成熟，相信石墨烯的应用产物将会不断涌现，并为我们的生活带来更多的便利和创新。

2017年10月石墨烯及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用吉功涛(江苏省邗江中学,江苏扬州225009)摘要：石墨烯因其独特的二维空间网络结构[1]，有极大的比表面积，良好导电性能，是优异的电极材料。

可通过与金属氧化物复合的方法将其机械性能和导电性能的优势最大化。

本文对石墨烯的结构、性质、制备方法及其在锂离子电池负极材料方向上的应用进行了综述，提出其发展问题并对其发展前景进行展望。

关键词：石墨烯;锂离子电池;负极材料1985年克罗托、科尔和斯莫利发表关于发现富勒烯的论文，有关石墨微观结构的研究进入了人们的视野，此后1991年饭岛澄男成功制备碳纳米管推动了碳纳米管相关研究的发展，至2004年Geim 、Novoseiov 用机械剥离法成功制备石墨烯，学术界又掀起了针对石墨烯的研究热潮[1-2]。

如今，石墨烯的应用种类越来越多，研究越来越深入。

将石墨烯及其复合材料在锂离子电池负极中应用是现在一种前景和可行性都非常优秀的方案。

1石墨烯的空间结构及性质石墨烯是由单层碳原子以sp 2杂化形式成键形成的具有蜂窝状六边形结构的二维原子晶体[2]。

它能承载远大于其自身重量的物体，实验数据显示1m 2石墨烯能承受4kg 的重量而其面质量仅为0.77mg [2]足以证明其具有优异的机械性能,同时石墨烯理论比表面积达到2630m 2/g [3]。

以上石墨烯的性质体现其在复合材料领域有很大的应用价值。

石墨烯导电性能良好，其导电率能达到106S/m [4]，可作为良好的电极材料。

此外，石墨烯还具有优良的导热性以及透光性。

其透光率达到97.7%，导热率为5×103W/mk ，理论导热性能是铜的十倍多[3-5]，足以支持其在光学、热学领域的应用。

2石墨烯的制备方法机械剥离法是获取石墨烯成本最低的方法，通过对高定向热解石墨进行反复剥离获取石墨烯，运用此法得到的石墨烯能满足实验室需要，在本征石墨烯研究中应用广，但是受限于其制备规模，这种方法很难满足石墨烯的商业需求。

176管理及其他M anagement and other浅析石墨烯电极材料对电池性能的影响王 剑，任 君（南宁职业技术学院，广西 南宁 530000）摘 要：石墨烯作为一种新型的纳米材料，由于其特殊的二维单层扩展碳结构、优异的导电性、导热性、韧性和强度，在功能材料、能源等领域得到了广泛的应用。

石墨烯在锂离子电池电极材料的优化和改进中受到广泛关注。

如果电极使用石墨烯材料或与其他材料结合，可以充分发挥其优势，在一定程度上提高电池的性能。

本文主要介绍了石墨烯在锂离子电池中的应用及其优点。

分析了石墨烯材料的优缺点、重点研究方向和应用前景，为今后石墨烯电池的开发和制备提供参考。

关键词：石墨烯；锂离子电池；正极材料；负极材料；复合材料中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）05-0176-2 收稿日期：2021-03作者简介：王剑，男，生于1982年，汉族，山西太原人，工学博士，工程师，研究方向：新材料制备。

1 石墨烯材料综述1.1 石墨烯概述石墨烯材料由基本的碳原子组成，其形状呈六角形。

组成与蜂巢相似的平面二维结构，属于纳米材料中的一种。

2004年，曼彻斯特大学的Andrehaim 和Konstantin 团队首次成功地采用机械剥离法，获取了石墨烯。

石墨烯的发现者获得了2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯是一种由一层碳原子组成的新材料。

碳原子在参与杂化的过程中以SP2的形式，使电子能够保证顺利传导。

石墨烯材料的导电性良好，是目前已知材料中电阻率最低的一类导电材料。

石墨烯由于其特殊的纳米结构和优异的物理化学性能，在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能、传感器等领域显示出巨大的潜力。

1.2 石墨烯的特点1.2.1 超大比表面积石墨烯材料的比表面积非常大，可达到2600m 2/g，当其他材料与石墨烯材料相结合后能够最大程度的提高其比表面积。

其他材料的相互作用分布在石墨烯片的表面或片间，石墨烯材料本身已发生团聚现象，当与其它材料复合时能够降低其团聚倾向。

石墨烯导电浆料的相关应用介绍石墨烯导电浆料指的是将石墨烯作为导电材料将其分散于溶剂中并制成的稳定分散液体，是一种新型的导电材料。

由于石墨烯的高导电性和高机械强度，石墨烯导电浆料在很多领域都有广泛的应用。

本文将介绍石墨烯导电浆料在电子、医疗、环保等领域的应用。

电子领域石墨烯导电浆料在电子领域有广泛的应用，包括电子产品的制造和充电设备的改善。

在电子产品领域，石墨烯导电浆料可以作为导电墨水和电极材料应用于印刷电路板（PCB）制造中。

由于石墨烯导电浆料的高导电性和高机械强度，制成的电子产品具有更好的电性和更高的可靠性，提高了印刷电路板的质量。

在充电设备改善方面，石墨烯导电浆料可以制成高性能的导电膜，通过提高充电设备的导电性能来提高充电效率、降低能量损失和延长使用寿命。

医疗领域石墨烯导电浆料在医疗领域也有较为广泛的应用，可以用于制作高性能的医疗电极和传感器。

石墨烯导电浆料制成的医疗电极可以用于人体内部的电生理检测和神经刺激。

由于其高导电性和高可靠性，石墨烯导电浆料制成的医疗电极可以提高传感器的稳定性和灵敏度，减少因传感器失效而导致的操作失败和事故发生。

此外，石墨烯导电浆料还可以制成医用纳米传感器，用于监控人体的生命体征和健康状况，有望在医疗现代化领域产生深远的影响。

环保领域石墨烯导电浆料在环保领域中也具备非常重要的应用价值。

可以用于制造高效的电化学催化剂和能源设备。

石墨烯导电浆料制成的电化学催化剂具有较高的催化活性，并能有效降低化学反应的能量消耗。

可以用于环境治理、废水处理等领域，有望大大降低废水处理成本和提高处理效率。

此外，石墨烯导电浆料还可以制成高效能源设备，如太阳能电池、锂电池和超级电容器等，有助于推进绿色能源技术的发展和普及。

总结石墨烯导电浆料作为一种新型的导电材料，在电子、医疗和环保等领域都有广泛的应用前景。

随着相关技术的不断改进和发展，石墨烯导电浆料在更广泛领域中的应用价值也将不断提升，对于社会经济发展和人类福祉的提升都将起到积极的促进作用。