石墨烯基电极材料结构设计及其在二次电池中的应用

摘要：

电极是实现高效电化学储能的基础,而常规的电极大多采用半导体甚至绝缘体为活性材料,不仅存在导电性差、电化学利用率低、倍率性能差等问题,而且部分电极材料在反应过程中还存在体积膨胀严重、中间产物流失等缺点,导致电极循环稳定性差.解决这些问题的有效途径之一是从电极材料的微纳结构入手,设计兼具高电化学活性及高结构稳定性的材料.石墨烯具有优异的导电性、超高的比表面积、柔性的二维结构及良好的机械性能,可用于构建高性能复合电极.石墨烯基电极材料结构主要包括核壳结构、三维网络结构、多级孔结构、三明治结构等,这些结构均对电化学储能器件的性能有不同程度的提升.本文以结构设计为主线总结了石墨烯在二次电池(如锂离子电池、锂硫电池和锂空气电池)电极材料结构设计中的应用,分析了不同结构类型在改善电化学性能方面的优势,为提高电化学储能体系的性能带来启示.

关键词：石墨烯、电极材料、结构设计、二次电池

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资助基金：国家自然科学基金批准号:51322209,21473124、教育部博士点专项基金批准号:20120141110030和中德科学中心基金批准号:GZ871资助项目

在线出版日期：2016-01-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1227-1244