于冰 王琦 康新征 侯文茹 卢硕 纪红

从世界各国的战略目标看，发展电动车已被普遍确立为保障能源安全和转型低碳经济的重要途径，发展高比能、高安全性和长寿命的锂离子动力电池以满足电动汽车更高行驶里程的要求成为突破电动汽车产业发展瓶颈的关键。目前的电池行业急需新技术和新材料的加入来快速提升电池性能，如固态电解质、硅材料、石墨烯材料等。

2004年，英国学者Andre k.Geim等首次发现了独立存在的石墨烯[1]，并对石墨烯的性质作出了详细的表征。作为已知最薄的材料，石墨烯独特的结构赋予了它很多优异的性能，在很多领域具有广阔的应用前景，如锂离子电池、超级电容器、涂料、复合材料等。石墨烯具有较大的比表面积、优越的导电性和良好的导热性，且石墨烯作为锂离子电池负极材料时具备石墨2倍以上的比容量，因此研究者对石墨烯在锂离子电池中的应用具有更大的期待。

1 石墨烯的特性

石墨烯是由单层碳原子组成的二维平面结构，每个碳原子通过很强的δ键与另外3个碳原子连接，未成键的价电子与平面垂直的方向形成一个大π键，因此石墨烯具有良好的机械强度和优异的电子导电性[2]。

石墨烯是已知强度最高的物质，强度是钢铁的100倍以上，在每100nm的距离上可以承受2.9μN的压力。

石墨烯是一种零能隙半导体或半金属。单层石墨烯的能带结构与通常的半导体不同，导带和价带在费米面处交叠，使得导带和价带之间存在完美的对称性。……