中科院孵化企業(yè)

　　近10年，碳納米管在鋰離子電池領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用得到蓬勃的發(fā)展。碳納米管在其中的主要用途是替代導(dǎo)電介質(zhì)炭黑，提高正極材料的電導(dǎo)性。由于具備高電導(dǎo)率和特殊的一維管狀結(jié)構(gòu)，碳納米管通過一維橋梁有效建立了連接正極材料顆粒的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，相較于傳統(tǒng)導(dǎo)電介質(zhì)炭黑的點(diǎn)-點(diǎn)接觸具有明顯優(yōu)勢(shì)。新興的石墨烯具有與碳納米管類似的結(jié)構(gòu)單元，擁有同樣優(yōu)異的導(dǎo)電性能。同時(shí)，二維的平面結(jié)構(gòu)使得其可與正極材料顆粒間形成點(diǎn)-面接觸。因而有望在鋰離子電池領(lǐng)域取代碳納米管或與碳納米管協(xié)同使用，通過降低接觸電阻而提高電池的功率密度。

　　例如Gao等將2％的石墨烯及石墨烯納米帶摻入LFP中，石墨烯及石墨烯納米帶將LFP顆粒均勻包裹并形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)(圖1(a))。該正極材料的能量密度和功率密度在5C的測(cè)試條件下可分別達(dá)到1020Wh/L和5.1kW/L。Wei等利用石墨烯作為導(dǎo)電介質(zhì)添加到LFP電極中，在30C和50C的條件下仍可獲得103.1mAh/g和68mAh/g的容量。同時(shí)，由于石墨烯的制備方法種類多，可以獲得不含金屬雜質(zhì)的石墨烯。相較而言，有競(jìng)爭(zhēng)力的碳納米管的制備方法多為金屬催化劑存在下的化學(xué)氣相沉積法。部分石墨烯的處理成本可能會(huì)比較低，且純度可能高于碳納米管，也有望獲得性能更加穩(wěn)定的鋰離子電池器件。然而，相較于正極材料，石墨烯本身可提供的電池容量極低，因而作為導(dǎo)電介質(zhì)，過多的添加石墨烯將會(huì)降低鋰離子電池的能量密度。