工控摘要：石墨烯電池，利用鋰電池在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐正在加快，基于目前已有的研究成果，zui先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域可能會是移動設(shè)備、航空航天、新能源電池領(lǐng)域。
　　
　　新型石墨烯電池實(shí)驗(yàn)階段的成功，無疑將成為電池產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新的發(fā)展點(diǎn)。電池技術(shù)是電動汽車大力推廣和發(fā)展的zui大門檻，而目前的電池產(chǎn)業(yè)正處于鉛酸電池和傳統(tǒng)鋰電池發(fā)展均遇瓶頸的階段，石墨烯儲能設(shè)備的研制成功后，若能批量生產(chǎn)，則將為電池產(chǎn)業(yè)乃至電動車產(chǎn)業(yè)帶來新的變革。
　　
　　近期來自中科院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室的成會明課題組發(fā)現(xiàn)石墨烯可作為硫電極及電池隔膜的保護(hù)及導(dǎo)電層從而形成一個(gè)*三明治結(jié)構(gòu)，在增加導(dǎo)電性的同時(shí)確保多硫化鋰不會穿透電池隔膜而腐蝕鋰負(fù)極，從而提高鋰硫電池的性能。該文章還指出，與使用鋁箔作為正極集電體及使用未包覆石墨烯的商品化電池隔膜情況相比，采用石墨烯作為正極集電體(GCC)和石墨烯隔膜能夠有效地降低集電器、活性材料和電解液的接觸阻抗。更值得關(guān)注的是，包被有兩層石墨烯的電極能提供快速的離子和電子通道，適應(yīng)硫體積膨脹，儲存并重復(fù)利用遷移的多硫化物以減輕穿梭效應(yīng)。
　　
　　石墨烯集電體的輕質(zhì)特點(diǎn)還使其構(gòu)成的鋰硫電池具有更高的能量密度。此外，由于石墨烯對于的包裹，是得硫極能夠直接和碳黑復(fù)合，而不需使用特殊的炭基質(zhì)或多聚物包被，從而簡化了電極的制備過程。同時(shí)，該文章還展示了大面積石墨烯集電器及石墨烯隔膜的制備，預(yù)示著該設(shè)計(jì)可用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。
　　
　　該研究成果證實(shí)了利用石墨烯包裹電極及隔膜可作為一個(gè)簡單且的策略提升鋰硫電池的性能，從而為高容量、長循環(huán)、易加工的鋰硫電池開發(fā)提供了一種新思路。