石墨烯在锂电池中的应用墨烯具有10倍于商用硅片的高载流子迁移率（15000cm2/V•s)，导电性能优越，尤其适用与制造锂电池导电添加剂、锂电池正负极复合材料等锂电池材料。此外，石墨烯电极复合材料及导电添加剂能有效改善电极循环性能：加入石墨烯的磷酸铁锂正极复合材料，循环100周后，可逆比容量为纯LiPO4电极的1.4倍。 石墨烯在电池中的应用
1.作为导电剂
锂离子电池充放电是通过锂离子在正负极的脱嵌反应来实现的。具体表现为，充电时正极锂离子脱插，负极锂离子嵌入；放电时正极锂离子嵌入，负极锂离子脱插。在这个过程中，嵌入与脱插的锂离子越多，电池容量越大。其充放电速度主要由锂离子在电极中的传输和脱嵌速度来决定。所以如果电极材料中电子和锂离子传导通道越多，其充电速度就越快。
传统锂离子电池无法进行快速充电，主要受限于锂电池正负极导电性能不足，无法同电子进行充分反应，反应层集
中在表面影响内部电极的反应，导致锂离子短时间内脱嵌速度不足，无法形成大电流，间接影响锂离子扩散系数，同时受限于高倍率充电下电池寿命的衰减。而且传统电池在工作时会在电极表面形成一层固体电解质膜，阻挡了锂离子的“脚步”，进而减慢了锂离子的运输速度。
锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、三元和磷酸铁锂等。石墨烯在正极材料中属于面点接触，具有优异的导电性能，可以作为其电极的导电剂，优异于作为点点接触的常规导电剂。
锂电池有个性能叫做倍率性能，用C来衡量。假设一块锂电池的容量是3000mAh，那么1C就是用3000mA的电流给它充电，一小时充满；2C就是用6000mA的电流充电，半小时充满。续航与电量正相关的情况下，充到支持相同续航里程的电量，倍率性能大的电池充电时间更短。
电芯在快充时，主要的技术难点为锂离子在正极的快速脱离，在电解液的传输以及在负极的嵌入，其中相对重要的是要求正负极具有良好的导电性，可以在短时间进行大规模化学反应，这样电子的扩散速度加快，增加了锂离子的脱嵌和嵌入速度。但是目前无论是三元、锰酸锂还是磷酸铁锂以及负极，电极导电性相对较弱，锂离子扩散系数不高，电化学反应时间无法在短时间进行，无法形成大电流从而不适合快速充电。
在负极材料领域，天然石墨材料锂离子的扩散系数只有1.90×10-11cm2/s，比钛酸锂低了三个数量级，且石墨负极对电解质敏感，不适合快速充电。当前理论上适合快充的负极材料主要有钛酸锂、纳米二氧化钛和石墨烯三种，但因成本、技术成熟度等的考虑，短期实现负极大规模替换的概率不大。
因此目前情况下，通过在正负极添加类石墨烯的导电剂，可大大增加正负极的导电性，促使在短时间内实现绝大多数电极材料同电子间的化学反应，增加锂离子脱嵌及嵌入速度，可显著提升电池的倍率充放
电、能量密度等性能；同时亦可对电解液和隔膜进行技术改造，让这些部件更支持锂电池整体高倍率快充的实现。
导电碳黑的特点是粒径小，比表面积大，在电池中它可以起到吸液保液的作用，缺点是价格高，难以分散。导电石
墨的特点是粒径接近正负极活性物质的粒径，比表面积适中，它在电池中充当导电网络的节点。碳纳米管是近年新兴的导电剂，它一般直径在5纳米左右，长度达到10-20微米，它不仅能够在导电网络中充当“导线”的作用，同时它还具有双电层效应，发挥超级电容器的高倍率特性。而最新的导电剂石墨烯由于具有优异的电子和离子传导性能及特殊的二维单原子层结构，并可在电极材料颗粒间构成三维电子和离子传输网络，导电结构为面与点的接触，大幅增加电极化学反应速度，效果远好于导电炭黑等点与点接触的导电性能，另外其良好的导热性能还有利于电池充放电时的散热，减少电池的极化，提高电池的高低温性能，延长电池的寿命。在同样导电剂添加量的前提下，石墨烯的电阻率是碳纳米管的十分之一，是导电碳黑的40分之一，导电效果显著。
2.电极领域
石墨烯复合电极材料主要可分为正极复合材料及负极复合材料，相比纯电极材料，能够大幅改善电极循环性能，减少传荷电阻，使电极导电性明显改善。见下图：
石墨烯材料的优势
在负极，锂离子扩散系数越高，电化学反应时间就越短，天然石墨材料中锂离子的扩散系数只有 1.90×10-11cm2/s，比钛酸锂低了三个数量级，未来为适应大电流快速充放电需求，负极材料大概率将实现变革。当前理论上适合快充的负极材料主要有石墨烯、钛酸锂、纳米二氧化钛三种。
石墨烯是碳的另一种同素异形体，是一种六角形晶格结构的平面薄膜，它仅一个碳原子层厚度，具有柔韧、透明、不透水的特点，比钻石更坚硬而且比黄金更易导电，每个碳原子周围有三个电子，并与最近邻原子的电子，形成化学键。对传统的石墨负极，锂离子会沉积在负极表面形成枝晶；对石墨烯而言，锂离子可以通过它表面10-20nm的微小孔洞在石墨烯片间很好地存储，同时实现了快速充电和更大的能
量存储。综合来讲，用石墨烯作为复合材料做电池的负极，、动力锂电池的充电时间将从2小时缩短到10分钟。
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