在科學技術高度發達的今天，各種各樣的高科技出現在我們的生活中，為我們的生活帶來便利，那么你了解這些高科技可能會含有的石墨烯嗎?

1鋰離子電池發展現狀

與普通電池相比，鋰離子電池具有比能量高、自放電小、使用壽命長、高低溫適應性強、綠色環保等優點。它們是現代高性能電池的首選，已成為便攜式電子產品和電動汽車電源供應。新能源汽車(重要是電動汽車)市場的持續快速擴張，帶動鋰離子動力鋰離子電池需求猛增。

當前商業化的鋰離子電池材料系統重要是陰極鈷酸鋰，磷酸鐵鋰和陽極石墨。雖然石墨的儲鋰容量可以達到372(mAh)/g，允許鋰離子自由嵌入和脫出，形成相對穩定的固體電解質界面膜，取代鋰金屬成為行業標準負極材料，但其能量密度過高.低，成為制約其高端電池應用的瓶頸。目前鋰離子電池的比能量已達到140(Wh)/kg，是鎳鎘電池的3倍，鎳氫電池的1.5倍，但仍不能完全滿足目前市場的性能動力鋰離子電池的要求。我國政府在“十三五”新能源汽車試點共性關鍵技術研究項目中提出的高比能量鋰離子電池技術：到2020年，電池單體能量密度為300(Wh)/kg，循環壽命1500次，成本0.8元/(Wh)，安全性能符合國家標準要求。因此，基于目前鋰離子電池材料體系的商業應用，如何開發新型高性能復合電極材料是加快突破鋰離子電池發展瓶頸的關鍵，具有重要的科學意義和應用價值。

2石墨烯的特點及其在鋰離子電池中應用潛力分析

石墨烯具有獨特的單層二維結構，只有一層原子層厚，約0.34nm，相當于人類頭發直徑的千分之一。它是目前已知的最薄、最強和最致密的結構。納米材料具有良好的透光率(97.7%透光率)、高熱導率(5300W/(mK)，是金剛石的3倍)、高電子遷移率。

在鋰離子電池領域，石墨烯具有潛在的顛覆性特點：首先，石墨烯具有優良的電學和熱學性能，使其具有良好的電子傳輸通道和循環穩定性，并實現了電池的安全性和快速的充放電，并能延長使用壽命;二是石墨烯層間距大于結晶度好的石墨層間距，使鋰離子在石墨烯片間順利擴散，有利于鋰離子電池動力性能的提高;第三是石墨烯是單層碳原子，上下表面可以儲存鋰離子，并且由于制備過程中引入了缺陷、邊緣懸空鍵等，這些位置可以儲存鋰離子，新增了存儲容量，因此理論上其容量可能是石墨烯的兩倍，最高可達744(mAh)/g。石墨烯在鋰離子電池領域的應用，將帶來性能上的質的飛躍。

3石墨烯在鋰離子電池中的大規模應用難點與爭議

3.1高質量、低成本石墨烯的制備是制約石墨烯應用的難點

氧化還原法是一種行之有效的石墨烯工業化制備工藝，雖然可以大規模制備，但得到的石墨烯存在缺陷，在其基面引入了官能團，大大降低了性能，且層數較少，規模越大。化工生產越困難，成本越高。制備結構穩定、形貌可控的高質量石墨烯，降低石墨烯宏觀制備的成本是制約石墨烯應用的難點。

3.2對石墨烯在鋰離子電池中大規模應用的爭議

石墨烯是一種有望替代、彌補或顛覆傳統材料的先進材料。業內仍有不同的聲音，重要集中在三個方面：一是在電化學原理上，石墨烯并沒有充分展現其顛覆性的潛力;二是在鋰離子電池中，石墨烯是最快應用于鋰離子電池負極和導電材料的。控制其成本和工藝兼容性仍是行業亟待解決的關鍵問題。第三是石墨烯應用的當前比較。成熟領域多集中在低端和低端石墨烯產品。能夠真正展現石墨烯特殊性能的高端應用還處于實驗室階段，在短時間內實現量產和商業化應用還有些困難。

石墨烯的性能毋庸置疑。其在鋰離子電池領域的應用，滿足了市場對鋰離子電池更高的需求。雖然還有很多挑戰，但最好是開始。隨著現場應用研究的不斷發展和制備技術的成熟，石墨烯在鋰離子電池領域具有廣闊的發展前景。