石墨烯是目前人類已知導(dǎo)電性能最好的二維尺度納米碳材料，同時石墨烯還兼有良好的機(jī)械性能、最好的傳熱性能、獨(dú)特的形貌與結(jié)構(gòu)特征，其在儲能電池技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越普遍。

一、石墨烯導(dǎo)電劑在電池中的應(yīng)用

電池導(dǎo)電劑是電池正負(fù)極材料、電極互聯(lián)的關(guān)鍵輔助材料，對電池的充放電次數(shù)、內(nèi)阻、功率性能產(chǎn)生很大影響。石墨烯是近年來研究較多的一種新型碳材料，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和倍率性能，將其應(yīng)用于鋰離子電池材料、鋰硫電池和鉛酸中，可以大幅度提高電池的電容量和大倍率充放電性能。

石墨烯在鋰離子動力電池中的應(yīng)用

在目前現(xiàn)有的鋰離子電池體系中，電池使用的正負(fù)極材料本身具有的較低離子與電子電導(dǎo)率，這是影響和限制鋰電池充放電循環(huán)和倍率性能的主要因素。正負(fù)極材料本身過高的電阻值會引起電極極片的極化，這直接導(dǎo)致鋰電池電極材料利用率的迅速降低和鋰電池循環(huán)性能的迅速衰減。

為了能夠建立高效的電池正負(fù)極材料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)，需要添加高效的電池材料導(dǎo)電劑，并且對電極材料導(dǎo)電劑的形態(tài)、性能和添加量要求較高，需要有合適的匹配關(guān)系。其中導(dǎo)電劑本身并不具有提供嵌脫鋰容量的特性，這導(dǎo)致整個鋰電池體系的比能量與比功率能力發(fā)生小幅的降低。

因此需要迫切的開發(fā)可以提供高效導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的新型電池導(dǎo)電添加劑材料，這種新型導(dǎo)電劑材料在降低所需添加量的同時，還能大幅提高正負(fù)極電極的導(dǎo)電能力，進(jìn)而降低電池成本，并且可以改善鋰電池的倍率與充放電循環(huán)性能。

2.石墨烯導(dǎo)電劑在鋰硫電池中的應(yīng)用

鋰硫(Li-S)電池具有非常高的理論儲能密度，達(dá)到了2600Wh/kg，這是目前最先進(jìn)的鋰離子電池的5～10倍，有望大量用于未來能量存儲系統(tǒng)和裝置。

目前石墨烯導(dǎo)電劑是鋰電池導(dǎo)電劑的主流方向。用不同方法制備的石墨烯材料在鋰硫電池體系中用作導(dǎo)電支撐骨架結(jié)構(gòu)時能夠發(fā)揮出不同的效果。

石墨烯類材料本身具有獨(dú)特的物理機(jī)械性能，還可為硫活性物質(zhì)在脫嵌鋰過程中產(chǎn)生的巨大體積變化提供豐富的三維緩沖空間，石墨烯導(dǎo)電劑這些特性進(jìn)而有效提高鋰硫電池的循環(huán)安全性,倍率性能以及循環(huán)壽命。

3.石墨烯在鉛酸電池中的應(yīng)用

鉛酸蓄電池是發(fā)展歷史最為悠久的二次電池，是世界上第一個商業(yè)化應(yīng)用的可再充電池。

目前也有大量使用和生產(chǎn)鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池的電極主要由鉛及其氧化物材料制成，電解液為硫酸溶液。在電池放電狀態(tài)下，正極材料主要成分為二氧化鉛，負(fù)極材料主要成分為鉛;在電池充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。

鉛酸電池結(jié)構(gòu)示意圖

石墨烯在鉛酸蓄電池領(lǐng)域的應(yīng)用屬于深入研究及嘗試應(yīng)用階段，已經(jīng)有大批的科研工作者和企業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)介入到這一領(lǐng)域，已經(jīng)有階段性的成果和突破。石墨烯對鉛酸電池性能的影響不可忽視，已經(jīng)成為鉛酸電池方向研究的新熱點(diǎn)之一。

石墨烯因其獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，注定會成為電池領(lǐng)域研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。根據(jù)目前諸多研究結(jié)果表明，石墨烯導(dǎo)電劑可以應(yīng)用在傳統(tǒng)鉛酸電池和鋰電池中解決電池能量密度和功率密度難以兼得的問題，石墨烯導(dǎo)電劑未來將越來越多的應(yīng)用到電池行業(yè)。石墨烯導(dǎo)電劑在鋰離子電池中應(yīng)用是一個非常有前途的方向和未來發(fā)展趨勢。