石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖（左）和三維石墨烯基鋰電池正極材料SEM照片（右）

近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院智能機械研究所研究員黃行九、副研究員劉金云等應(yīng)邀在材料化學國際期刊《材料化學雜志A》（JournalofMaterialsChemistryA）發(fā)表關(guān)于儲能材料的特邀綜述文章，對高能量密度納米鋰離子電池研究進行了系統(tǒng)總結(jié)，重點包括三維納米結(jié)構(gòu)石墨烯基復(fù)合材料鋰電池及其高能量密度、高容量、優(yōu)良倍率性能等研究成果。文章標題為Three-dimensionalgraphene-basednanocompositesforhighenergydensityLi-ionbatteries(J.Mater.Chem.A,2017,DOI:10.1039/C7TA00448F)。

高能量密度鋰離子電池在能源存儲領(lǐng)域（例如新能源汽車動力電池）具有廣闊的應(yīng)用前景。該綜述詳細介紹了由三維石墨烯和儲能活性材料組成的納米電極復(fù)合材料最新研究進展，包括：三維石墨烯與LiFePO4、V2O5、Li2MnSiO4等組成的復(fù)合正極，三維石墨烯與Si、Ge、金屬氧化物、金屬硫化物等組成的復(fù)合負極。鋰電池納米復(fù)合材料中的三維石墨烯被證明能夠提供優(yōu)良的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，促進鋰離子和電荷快速轉(zhuǎn)移，有效緩解脫/嵌鋰過程中的電極結(jié)構(gòu)變化等。

該綜述指出，下一代高能量密度鋰離子電池的發(fā)展方向主要在于：研制基于三維石墨烯的電池/超級電容器復(fù)合儲能器件；發(fā)展石墨烯/LiNi1-x-yCoxMnyO2（例如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）、LiNi（1-x-y）CoxAlyO2（例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2）和LiMn2O4等高電壓正極材料，以及石墨烯/NiCo2O4、Sn/Co合金等負極材料；增加電極材料在實際應(yīng)用中的振實密度和容量穩(wěn)定性；與電極材料體系相匹配的電解液，特別是提高電解液在高電壓工作條件下的化學穩(wěn)定性。

該研究工作得到國家自然科學基金資金資助。