石墨烯/炭黑雜化材料:新型、高效鋰離子電池二元導電劑

李 用 ，呂小慧，蘇方遠，3，賀艷兵，李寶華，楊全紅，，康飛宇

(1.清華大學深圳研究生院，深圳炭功能材料工程實驗室，深圳市石墨烯重點實驗室，廣東 深圳 518055;2.天津大學 化工學院，天津 300072;3.中國科學院山西煤炭化學研究所，炭材料重點實驗室，山西 太原 030001;)

1 前言

電動汽車、規模化儲能及電動工具等新型應用領域的興起對鋰離子電池的性能提出了更高要求［1］。為了保證快速能量存儲的性能，鋰離子電池電極必須兼具良好的電子導電性和離子傳導性。然而常用的鋰離子電池正極材料(鈷酸鋰、錳酸鋰及磷酸鐵鋰等)和負極材料(鈦酸鋰等)都具有較低的電子導通特性，嚴重制約了鋰離子電池材料的容量發揮。為了提高倍率和循環性能，鋰離子電池電極需要添加導電劑以構建有效的導電網絡［2］。然而過多添加不參與能量存儲的導電劑會降低電極的能量密度，因此需要尋求添加量較少的高效導電添加劑［3］。石墨烯納米片(GN)是高導電率的二維柔性材料，在能源領域已被廣泛研究［4-7］。筆者所在課題組較早開展了石墨烯作為LiFePO4正極材料導電劑的應用研究，提出了石墨烯與正極材料顆粒的“點-面”接觸導電模型，證明石墨烯是一種高效的鋰離子電池導電劑;同時發現用于商品化電池時，石墨烯的存在對鋰離子傳輸過程產生一定的阻礙，在大倍率下充放電時性能迅速降低［2，8］。Zhang 等通過探究石墨烯導電劑在鈦酸鋰負極中的作用，同樣發現過多的GN 將阻礙鋰離子的傳輸過程［9］。……