彭 锂,王艳芝,2,赵敏寿,2

(1.燕山大学环境与化学工程学院,燕山大学河北省应用化学重点实验室,秦皇岛 066004;2.燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,秦皇岛 066004)

电极材料是锂离子电池发展的主要制约因素,寻找新的电极材料和改善传统电极材料是相关研究的热点[1]。石墨烯(GNS)具有独特的二维结构、良好的导电和导热性能,能与很多纳米粒子形成复合物,如负载金属(Pt、Au、Pd和Ag)纳米粒子、氧化物(CuO、TiO和 SnO2)纳米粒子等。这些GNS基纳米复合物是很有潜力的储能材料[2]。

GNS基纳米复合物同时保留了纳米粒子和GNS的固有特性,并产生了协同效应,应用价值广泛。本文作者总结了GNS基纳米复合物用作锂离子电池电极材料的研究进展。

1 GNS基纳米复合物正极材料

包覆或掺杂提高LiFePO4的电子导电性能,是正极材料研究的热点。L.Wang等[3]用水热法制备的LiFePO4/GNS复合材料中,LiFePO4-8%GNS的充放电平台间的极化值比纯 LiFePO4低 43 mV,电流为10 C,电压为 2.0～4.2 V时,稳定的可逆比容量达81.5 mAh/g。动力学性能提高,可能是因为添加8%GNS,建立了稳定有效的电子及离子传输网络。

2 GNS基纳米复合物负极材料

2.1 金属氧化物/GNS复合材料

二元金属氧化物在嵌锂过程中会发生氧键断裂和过渡金属析出现象,因此充放电电压差较大,导致充放电的能量效率下降;纳米金属产物的迁移团聚也难以确保电极的长期循环稳定。GNS可作为导电添加剂与金属氧化物复合,形成金属氧化物/GNS纳米复合材料。表1比较了该类纳米复合材料的制备方法及主要电化学性能。……