5、石墨烯

石墨烯自2010年获得诺奖以来，广受全球尤其是中国的关注，国内一度掀起石墨烯研发热潮。石墨烯具有单层原子厚度的二维结构，结构稳定，电导率可达1×106S/m。石墨烯用于锂离子电池中具有以下优点：1、导电和导热性好，有助于提高电池的倍率性能和安全性；2、相对于石墨，石墨烯储锂空间多，可以提高电池的能量密度；3、颗粒尺度为微纳米量级，锂离子的扩散路径短，有利于提高电池的功率性能。作为正负极添加剂，可提高锂电池的稳定性、延长循环寿命、增加内部导电性能。

目前石墨烯在电池上的研究主要有：

JAN课题组利用研磨方法，首先将石墨烯和811型三元材料混合，然后50℃环境下搅拌8h，再经过干燥，得到石墨烯/811复合材料。由于石墨烯的改性作用，正极材料的容量、循环稳定性以及倍率性能都具有显著的提高。

WANG在沉淀法制备三元前体时加入石墨烯，片层结构石墨烯的加入其空腔结构降低了一次颗粒的团聚，缓解外压从而减少二次颗粒碾压的破碎，石墨烯的三维导电网络提高了材料高倍率性和循环性能。

2017年12月，三星电子宣传其研究部门——三星先进技术研究院(SAIT)宣布成功开发出一种“石墨烯球”。根据描述，这是一种“独特的电池材料”，其容量增加了45%，充电速度比标准锂离子电池快5倍(充满电仅需12分钟)，堪称电池行业一大里程碑。三星表示，他们的研究提供了“下一代二次电池市场的承诺”，特别是在电动汽车和移动设备方面。

编辑视点

石墨烯材料是石墨烯产业的基石，但今天的石墨烯材料尚不足以支撑起未来的石墨烯产业，需要持续不断地提升石墨烯材料的品质，同时也面临着标准不一、市场不规范等问题。鉴于石墨烯当前的批量生产工艺不成熟、价格高昂、性能不稳定等，目前石墨烯主要作为正负极添加剂掺杂在锂离子电池中使用。尽管产业化之路仍漫长而崎岖，但人们普遍对石墨烯进入锂电行业生活充满期待。

6、碳纳米管

碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，自身具有优良的导电性能，同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短，作为负极材料在大倍率充放电时极化作用较小，可提高电池的大倍率充放电性能。但碳纳米管直接作为锂电池负极材料时，会存在不可逆容量高、电压滞后及放电平台不明显等问题。如Ng等采用简单的过滤制备了单壁碳纳米管，将其直接作为负极材料，其首次放电容量为1700mAh/g，可逆容量仅为400mAh/g。

碳纳米管在负极中的另一个应用是与其他负极材料(石墨类、钛酸锂、锡基、硅基等)复合，利用其独特的中空结构、高导电性及大比表面积等优点作为载体改善其他负极材料的电性能。

据悉，由北京天奈科技有限公司、天奈材料科技有限公司等单位起草的锂离子电池用碳纳米管导电浆料标准已于2017年5月31号颁布，主管单位为中国科学院，归口单位为全国纳米技术标准化技术委员会。本标准于2017年12月1日起正式开始实施。

长久以来，锂离子电池为追求能量密度提升，使用碳纳米管作为高性能导电添加剂渐渐成为主流。随着行业的成长，有序规范日渐重要。天奈科技作为碳纳米管与石墨烯导电浆料的领导厂商之一，积极参与国家标准制订，协助产业正常有序发展。

该标准的制订公布为世界上首开先河，率先于各国在纳米产业上进行规范，有助中国在世界纳米产业上标准制订，并起到引领作用。天奈科技作为碳纳米管与石墨烯最大的供应商，希望能协助政府在此发挥影响力，让中国的先进纳米产业在世界上能占有一席之地。

编辑视点

尽管对碳纳米管进行了多年的研究，但是近年来对碳纳米管嵌锂和循环性能的研究并没有使得碳纳米管在容量或者倍率性能方面与传统石墨材料或者碳微球相比有明显的优势。碳纳米管在实际应用中仍然存在不可逆容量大，电压范围宽以及电压滞后明显的问题。同时由于成本方面的问题，碳纳米管离实际应用仍然会有很长的路要走，但是作为一种导电剂添加，提高电极的导电性，降低电池极化，已经在实际生产中获得应用。