一、石墨烯導電劑在電池中的應用

電池導電劑是電池正負極材料、電極互聯(lián)的關鍵輔助材料，對電池的充放電次數、內阻、功率性能產生很大影響。石墨烯是近年來研究較多的一種新型碳材料，具有優(yōu)異的導電性能和倍率性能，將其應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。

1.石墨烯在鋰離子動力電池中的應用

在目前現(xiàn)有的鋰離子電池體系中，電池使用的正負極材料本身具有的較低離子與電子電導率，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極材料導電網絡和結構，需要添加高效的電池材料導電劑，并且對電極材料導電劑的形態(tài)、性能和添加量要求較高，需要有合適的匹配關系。其中導電劑本身并不具有提供嵌脫鋰容量的特性，這導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)可以提供高效導電網絡的新型電池導電添加劑材料，這種新型導電劑材料在降低所需添加量的同時，還能大幅提高正負極電極的導電能力，進而降低電池成本，并且可以改善鋰電池的倍率與充放電循環(huán)性能。

2.石墨烯導電劑在鋰硫電池中的應用

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

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

石墨烯類材料本身具有獨特的物理機械性能，還可為硫活性物質在脫嵌鋰過程中產生的巨大體積變化提供豐富的三維緩沖空間，石墨烯導電劑這些特性進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)化應用的可再充電池。

目前也有大量使用和生產鉛酸蓄電池。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，負極材料主要成分為鉛；在電池充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。

鉛酸電池結構示意圖

石墨烯在鉛酸蓄電池領域的應用屬于深入研究及嘗試應用階段，已經有大批的科研工作者和企業(yè)的研發(fā)團隊介入到這一領域，已經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，已經成為鉛酸電池方向研究的新熱點之一。