碳材料在电化学储能中的应用_梁骥.pdf

第 卷 第 期 21 6 电化学 Vol. 21 No. 6 年 月 2015 12 JOURNAL OF ELECTROCHEMISTRY Dec. 2015 DOI: 10.13208/j.electrochem.150845 Artical ID:1006-3471(2015)06-0505-13 Cite this: J. Electrochem. 2015, 21 (6): 505-517 Http:// 碳材料在电化学储能中的应用 梁 骥，闻 雷，成会明，李 峰* （中国科学院金属研究所先进炭材料研究部， 辽宁沈阳 110016） 摘要： 电化学储能材料是电化学储能器件发展及性能提高的关键之一 碳材料在各种电化学储能体系中都起到 . 了极为重要的作用，特别是近期出现的各类新型碳材料为电化学储能的发展带来了新动力，并展现了广阔的应用 前景 本文综述了碳材料，特别是以碳纳米管和石墨烯为代表的纳米碳材料，在典型电化学储能器件（锂离子 钠离 . / 子电池、超级电容器和锂硫电池等）、柔性电化学储能和电化学催化等领域的研究进展，并对碳材料在这些领域的 应用前景进行了展望. 关键词： 碳材料； 电化学； 储能； 催化； 锂硫； 氧还原 中图分类号： O646 文献标识码：A 交通、信息等领域的高速发展，对具有高能量/ 碳材料具有结构多样、表面状态丰富、可调控 功率密度、长寿命、安全、廉价以及环境友好等特 性强、化学稳定性好等优点，同时具有优异的电输 性的电化学储能器件提出了愈加迫切的需求 为 运特性和高活性表面， 长久以来一直是各类电化 . 实现电化学储能器件的快速充放电， 需提高其功 学储能器件的理想材料， 同时也是电化学储能体 率密度；为增强续航能力，需提高其能量密度；为 系中的关键组分，以活性物质、导电剂、包覆层、柔 延长使用寿命， 需提高其循环性能； 为实现便携 性基体、 电催化剂（载体）等多种形式应用于电化 学储能器件体系中并发挥重要作用 特别是以碳 性，需轻、薄、可弯折等特性，而影响这些性能的根 / . 本因素在于电化学储能材料 （电极材料） 的特性. 纳米管和石墨烯为代表的新型碳纳米材料， 具有 因此，研究开发高性能、低成本的电极材料是电化 优异的导电性、 高比表面积和可构建三维网络结 学储能器件研发工作的核心. 构的特点， 在电化学储能领域表现出巨大的应用 目前， 高性能电极材料已成为材料和电化学 潜力，近年来得到了快速发展[2]. 储能应用研究领域的热点， 而针对未来的电池系 1 碳材料概述 统，如锂硫电池和柔性电池等，电极材料的研究具