石墨负极

美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）卢云峰教授，沈力博士报道了通过喷雾干燥与化学气相沉积（CVD）原位合成了一种具有优秀机械弹性的三维石墨烯-碳纳米管-硅复合材料（G-Si-CNTs）, 同时实现了硅碳负极优秀的循环稳定性（700圈2A g-1 容量保持率90%; 0.014% 容量损失每圈）与机械性能（在100 MPa的压力下结构保持稳定），为设计与工业辊压工艺兼容的硅碳负极材料提供了新的思路。

石墨中引入缺陷或增加层间距可以在一定程度上提高钾离子的扩散系数，但无论哪一种方式都会提升石墨负极的放电电位，牺牲了电池的能量密度。针对上述问题，本文以少层石墨为钾离子电池负极材料，通过表面修饰提高少层石墨表面捕获钾离子的能力，增加插层反应时表面与内部的浓度梯度，驱动钾离子快速嵌入，加快电化学反应动力学过程。

湖南大学二维材料课题组朱建等人利用大片径的多孔石墨烯与一氧化硅复合，制备出了高质量负载的多级多孔自支撑结构复合物，并将其应用于锂离子电池负极。动力学研究显示，通过改变石墨烯片层上的纳米孔大小，可调整电极在充放电过程中锂离子的传输能力，以增加电极在高质量负载下的面容量。此外，该电极材料的力学测试结果表明，这种自支撑式电极具有良好的机械柔韧性，对一氧化硅在充放电过程中产生的体积变化有缓冲作用。在此基础上，将商业化NCM523与其匹配装备成的全电池在1 C的电流密度下，其能量密度远超当前商业化锂离子电池。

单质硅负极理论比容量4200mAh/g，是石墨负极材料理论比容量372 mAh/g的11.29倍，但纯硅负极在充放电过程容易体积膨胀且导电性不佳。目前有硅氧化、纳米化、复合化、多孔化、合金化、预锂化等改性技术，硅氧化、复合化两种技术产业化进程较快。

本文从氧化石墨烯出发，通过包覆炭化的方法制备了石墨烯包覆天然球形石墨材料，同时研究了乙炔黑导电剂的添加对石墨烯包覆球形石墨材料电化学性能的影响。结果发现石墨烯包覆天然球形石墨材料，5%乙炔黑导电剂的加入进一步提高了材料的比容量和倍率性能，乙炔黑与石墨烯协同作用，能更有效地构建导电网络，从而使电极表现出更优的性能。

MoS2因其二维层状结构和较大的理论比容量而被认为是一种很有前途的锂离子电池（LIB）替代负极。然而，MoS 2的低电导率和较差的结构稳定性限制了其实际应用。