众所周知，石墨烯具有高导电性、高导热性、高比表面积、高强度和刚度等诸多优异特性，在储能、光电器件、化学催化等诸多领域得到了广泛应用。

锂离子电池是迄今为止能量比最高的二次电池，但其能量比在应用于新能源汽车等方面还需要进一步提高。石墨烯的出现使锂离子电池的高性能突破成为可能，从而掀起了新一轮的高容量、高倍率、长寿命锂离子电池材料的研究热潮。

目前，石墨烯在锂电池中的研究主要分为两部分。

一是应用于传统锂电池，目的是改善和提升锂电池的性能，不会产生颠覆性的影响；

二是制造基于石墨烯的全新电池系统，这是一个全新的系列，在性能上具有颠覆性，叫做& ldquo超级电池& rdquo。

石墨烯在正极材料中的应用

锂电池的正极材料LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4都是不良电子导体，电导率分别为10-4、10-6、10-9Scm-1。目前，在现有的锂离子电池体系中，电池使用的正负极材料离子和电子电导率低，是影响和限制锂电池充放电循环和倍率性能的主要因素。因此，为了充分有效地利用正极材料，提高电池的倍率性能，需要在正极材料中添加导电剂。传统的导电剂通常是石墨。石墨烯本身具有非常高的电子导电性。利用石墨烯作为导电添加剂，是锂电池中最直接、最广泛的应用。

石墨烯作为导电剂

对于石墨烯导电剂的实际应用，需要综合考虑石墨烯的电子导电性& ldquoface-point & rdquo；促进作用和离子传导& ldquo空间位阻效应& rdquo；根据导电剂的量和最终电池的能量/功率密度来设计电极的厚度。对于LFP体系的锂离子电池，由于石墨烯对锂离子传输的强烈影响，需要特别注意电极的厚度。

石墨烯在负极材料中的应用

目前锂电池常用的负极材料是石墨。使用石墨烯作为阳极材料的优点是:

石墨烯具有良好的导电性和耐腐蚀性，用作负极材料时可以增强活性物质和集流体的导电性。

石墨烯作为单层二维结构，原理上没有体积膨胀，所以结构稳定，充放电快，循环性能好。

通过原位方法在石墨烯表面合成纳米粒子，形成基体复合材料。通过控制生长粒子的尺寸，缩短了锂离子和电子的扩散距离，提高了材料的倍率性能。

纳米粒子均匀覆盖在石墨烯表面，可以在一定程度上阻止石墨烯片的聚合和电解液浸入石墨烯片，导致电极材料失效。

石墨烯直接用作阳极材料的问题

石墨烯由于尺寸小、比表面积高，容易与电解液反应形成大量SEI膜，导致大量不可逆容量损失。

石墨烯在电极循环中容易团聚，由于范德华力，团聚不可逆，导致嵌锂困难，电池容量衰减。

石墨烯在制备过程中容易重新堆叠，对分散和干燥条件要求苛刻，导致成本增加。

在石墨烯作为电池负极材料的应用中，效率低、循环性能差的问题首次没有得到解决。

目前，石墨烯复合材料在锂电池中的应用已经成为研究的热点。如何提高高质量石墨烯的制备技术，找到可控、规模化的石墨烯制备方法，制备性能优异的石墨烯基复合材料是当前研究的重点。如果将石墨烯基电极材料应用于高能量密度、高功率密度的动力锂离子电池领域，将大大提高动力电池的综合性能，促进电动汽车、电动工具等领域的发展。