苏方远，　谢莉婧，　孙国华，　孔庆强，　李晓明，　刘　卓，　陈成猛

(中国科学院山西煤炭化学研究所 炭材料重点实验室, 山西 太原030001)



石墨烯在电化学储能过程中理论研究进展

苏方远，谢莉婧，孙国华，孔庆强，李晓明，刘卓，陈成猛

(中国科学院山西煤炭化学研究所 炭材料重点实验室, 山西 太原030001)

本文对目前石墨烯在电化学储能过程中理论计算的研究进行系统整理，从石墨烯材料电子结构特征出发，对其在超级电容器、锂离子电池和氧还原过程中石墨烯起的作用进行综述，详细讨论了石墨烯在以上不同电化学环境中与物质的相互作用机制，为新型石墨烯基电化学储能器件的研究提供理论基础和研究思路。

石墨烯； 电化学储能； 理论计算； 电子结构

1　前言

石墨烯由于具有二维平面几何特征和独特的电子行为被广泛用于电化学储能研究领域，改善诸如超级电容器、锂离子电池的输出性能和提高氧还原过程(ORR)电催化活性。目前文献中大量实验结果报道也证实了石墨烯对不同储能领域场合的作用[1-7]。同时，研究者们也进行了大量的理论计算，从原子和电子的层次对石墨烯的作用机制进行解释。本文将对目前石墨烯在电化学过程中的理论计算结果进行综述，以超级电容器、锂离子电池和ORR过程为典型代表，整理目前得到的重要结论，加深对石墨烯功能的理解，也为新型石墨烯基电化学储能器件提供研究思路。

从电化学角度来讲，石墨烯在储能器件中所起的作用主要有四种：一种是石墨烯不参与电化学反应，仅仅通过与电解液形成双电层作用来存储电荷，提高电容效果，这种情况主要出现在超级电容器中；……