中国粉体网讯 随着产业技术的不断突破及下游端各类应用的持续开发，石墨烯材料商业化应用进程在加速。未来石墨烯市场前景巨大，有望催生万亿级新市场。目前全球石墨烯年产能达到百吨级，中国石墨烯产业联盟预计，未来5-10年石墨烯产能将达到千吨级。
石墨烯负极应用于锂离子电池的研究进程
石墨烯因其优异的物理化学特性，被认为是极具应用潜力的新型锂离子电池负极材料。自2008年首次应用于锂离子电池以来，石墨烯负极经历了长足发展，同时也取得了巨大的突破。目前，石墨烯负极材料的商业化应用已经有了一定的基础。多家企业对石墨烯负极材料应用进行尝试，推动材料规模化生产，多个项目实现落地。
2022年9月，贵州省黔东南苗族侗族自治州岑巩县举行年产6万吨石墨烯锂离子电池负极材料项目签约仪式。岑巩县政府与江苏米格新材料有限公司签署了石墨烯负极材料项目（一期）的合作协议。该项目总投资4.5亿元。
2023年3月，超级石墨烯钛锂电池项目落户新疆喀什。该项目由国电建湖南新能源发展有限公司投资建设，总投资65亿元，项目规划布局新能源超级石墨烯储能电池、储能柜、新型动力电池三大板块。相关负责人表示，超级石墨烯钛锂电池采用高新新能源技术，具有容量大、寿命长、充电速度快等优势，将有力地满足未来我国新能源汽车行业快速发展需求。
另据相关媒体报道，广东省一家集团企业投资建设了石墨烯负极材料生产线。据了解，该生产线利用石墨烯精粉技术进行生产加工，这种精细粉末具有优异的导电性和热导率，是制造高性能电池的理想材料。生产线全长约140米，采用了零污染工艺，遵循低能耗和低成本的原则。另外，生产线通过智能化加工工艺，提高生产效率，降低人工成本。该生产线预计一年可产1000至1300吨负极材料。
1、石墨烯负极材料有何特点？
①石墨烯作为负极材料的优点：
锂离子电池负极作为储锂主体，对电池的性能起到重要影响。是否具有良好的锂离子传输通道和电子传输通道是断定负极材料优劣性的重要依据。石墨烯既具备提供良好电子传输通道的能力，又有优异的锂离子传输性能。石墨烯导电性能优异，其片层间距极小，仅为微纳米量级，使得锂离子的扩散路径较短。同时，石墨烯和锂离子的结合是在石墨烯的整个外表面进行，因此提升了传输性能。
②石墨烯作为负极材料的缺点：
石墨烯直接作为锂离子电池负极材料性能不稳定，存在一些缺点：单层石墨烯片层极易堆积，比表面积的减少使其丧失了部分高储锂空间；首次库伦效率低；初期容量衰减快；电压平台及电压滞后等。
2、如何改进石墨烯负极材料性能？
①石墨烯负极储锂能力的提升
尽管理论容量是商业石墨负极的两倍，但石墨烯的晶相、微结构和形态会极大地影响锂离子的存储和扩散。通过形态学工程调控，石墨烯负极可呈现出更高的电解液浸润性、更多的储锂位点以及更短的锂离子扩散路径，从而获得优异的容量和倍率性能；此外，表面修饰将使石墨烯负极表现出更为独特的表面结构和功能，从而显著提升石墨烯负极的储锂性能。
②石墨烯衍生物负极电化学性能的改善
将杂原子引入石墨烯晶格中可有效地调节其表面电荷分布，同时由此造成的结构扭曲可进一步抑制石墨烯层的聚集，赋予了石墨烯丰富的活性储锂位点。此外，通过共价键将氧化还原官能团、空间位阻基团以及卤素原子键合到石墨烯表面也可进一步提升石墨烯负极的电化学性能。
③无粘结剂和柔性自支撑石墨烯电极
传统电极制备工艺是将活性材料、聚合物粘合剂和导电添加剂分散到有机溶剂中形成浆料后再涂覆在集流体上。使用无粘结剂电极可显著提升石墨烯材料的利用率，并避免使用有机溶剂，实现电池绿色制造。同时，柔性自支撑石墨烯薄膜电极也为柔性可穿戴电子设备的发展带来了巨大的机遇。
石墨烯负极的挑战和前景
小结
目前，石墨烯负极材料的商业化应用已经初具规模，但仍面临挑战。技术改进、生产成本的降低以及大规模生产能力提升是当前需要重点解决的问题。随着科学和工程领域对石墨烯负极材料研究的不断深入，这些问题未来有望逐步得到解决。
参考来源：
艾伟教授、黄维院士AM综述文章：石墨烯负极在锂离子电池应用中的回顾与展望.科学材料站
探索未来能源新宇宙！元亨集团石墨烯负极材料引领新能源技术革命.实况网
超级石墨烯钛锂电池项目落户喀什经开区伽师产业园.喀什零距离
岑巩县举行年产6万吨石墨烯锂离子电池负极材料项目签约仪式.今日岑巩
“多面娇娃”石墨烯如何在锂电领域展身手？.中国粉体网
（中国粉体网编辑整理/文正）
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