中國粉體網(wǎng)訊 電子、交通等領(lǐng)域的高速發(fā)展，對具有高能量/功率密度、長壽命、安全、廉價以及環(huán)境友好等特性的電化學(xué)儲能器件提出了愈加迫切的需求。研究開發(fā)高性能、低成本的電極材料是電化學(xué)儲能器件研發(fā)工作的核心。
碳材料具有結(jié)構(gòu)多樣、表面狀態(tài)豐富、可調(diào)控性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，同時具有優(yōu)異的電輸運(yùn)特性和高活性表面， 因而一直是電化學(xué)儲能材料的理想選擇。
近年來，納米碳材料快速發(fā)展，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能為其在電化學(xué)儲能領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的機(jī)遇。特別是以碳納米管和石墨烯為代表的新型碳納米材料， 具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、 高比表面積和可構(gòu)建三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等特點， 在電化學(xué)儲能領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，近年來得到了快速發(fā)展。
1.在鋰離子電池中的應(yīng)用
鋰離子電池是目前綜合性能最為優(yōu)良的二次電池，碳納米管和石墨烯等碳材料在鋰離子電池中常作為負(fù)極材料、導(dǎo)電劑或復(fù)合電極材料中使用。特別是在導(dǎo)電劑中，碳納米管已逐漸開始取代碳黑，成為鋰離子電池的新一代導(dǎo)電劑。
碳納米管作為導(dǎo)電劑
石墨烯基復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖
2.在超級電容器中的應(yīng)用
在超級電容器中，碳材料是最早應(yīng)用、也是目前研究最為廣泛的電極材料。研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯作為一種二維碳材料，具有很高的比表面積和電導(dǎo)率，化學(xué)法制備的石墨烯還具有豐富的表面官能團(tuán)，是非常理想的超級電容器電極材料；碳納米管具有均一的孔徑分布、高比表面積、高電導(dǎo)性和高電化學(xué)穩(wěn)定性，作為超級電容器的電極材料具有較大的潛力和應(yīng)用前景。
3. 在電催化領(lǐng)域中的應(yīng)用
除各類電化學(xué)儲能器件外，各種碳納米材料在電化學(xué)催化領(lǐng)域也發(fā)揮著不可或缺的作用。近年來，碳材料正由傳統(tǒng)的高導(dǎo)電性催化劑載體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧婢叽呋钚缘拇呋牧希菏┚哂袃?yōu)異的導(dǎo)電性、巨大的比表面積、良好的熱和化學(xué)穩(wěn)定性等，是碳基氧還原電催化劑的理想選擇。
不管是零維富勒烯、一維碳納米管、還是二維的石墨烯及多種碳基復(fù)合材料的合成，碳納米材料吸引著世界的目光。在電化學(xué)領(lǐng)域，擁有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能的碳納米材料，無論是作為催化劑還是儲能材料，都有著廣闊的應(yīng)用前景。
