石墨烯在电化学储能过程中理论研究进展-新型炭材料.PDF

第31卷摇 第4期 新摇 型摇 炭摇 材摇 料 Vol.31摇 No.4 摇 2016年8月 NEW CARBON MATERIALS Aug. 2016 摇 文章编号:摇 1007鄄8827(2016)04鄄0363鄄15 石墨烯在电化学储能过程中理论研究进展 苏方远,摇 谢莉婧,摇 孙国华,摇 孔庆强,摇 李晓明,摇 刘摇 卓,摇 陈成猛 (中国科学院山西煤炭化学研究所 炭材料重点实验室,山西 太原 030001) 摘摇 要:摇 本文对目前石墨烯在电化学储能过程中理论计算的研究进行系统整理,从石墨烯材料电子结构特征出发,对其在 超级电容器、锂离子电池和氧还原过程中石墨烯起的作用进行综述,详细讨论了石墨烯在以上不同电化学环境中与物质的相 互作用机制,为新型石墨烯基电化学储能器件的研究提供理论基础和研究思路。 关键词:摇 石墨烯;电化学储能;理论计算;电子结构 + 中图分类号:摇 TQ127.1 1 文献标识码:摇 A 收稿日期:2016鄄04鄄26;摇 修回日期:2016鄄07鄄30 基金项目:国家自然科学基金. 通讯作者:陈成猛,副研究员. E鄄mail:ccm@sxicc.ac.cn 作者简介:苏方远,博士,助理研究员. E鄄mail:sufangyuan@sxicc.ac.cn Theoretical research progress on the use of graphene in different electrochemical processes SU Fang鄄yuan,摇 XIE Li鄄jing,摇 SUN Guo鄄hua,摇 KONG Qing鄄qiang,摇 LI Xiao鄄ming,摇 LIU Zhuo,摇 CHEN Cheng鄄meng (Key Laboratory of CarbonMaterials,Institute of Coal Chemistry,ChineseAcademy of Sciences,Taiyuan 030001,China) Abstract:摇 Recent progress in the theoretical research on the band structures of perfect, defective and doped graphenes is reviewed. The relationship between the quantum capacitance of graphenes in supercapacitors and their band structures is analyzed. Electronic interactionsand the diffusion behavior of Li ionsin different graphenestructures in lithium ion batteries are summarized. The role of different structuresinthe oxygenreductionreaction inthelithium鄄air battery iselaborated. Thistheoreticalresearch lays a solid foundation for new ideasfor novel graphene鄄based energy storage devices. Keywords:摇 Graphene;Electrochemical energy storage;Theoretical calculation;Electronic structure Foundation item:National Natural Science Foundation of China. Corresponding author:CHEN Cheng鄄meng,Associate Prof