石墨烯電化學儲(chu)能(neng)的基本理論(lun)

　　從電化學角度來講，石墨烯在儲能器件中所起的作用(yong)主要有四(si)種：一種是石墨烯不參與(yu)電(dian)(dian)化(hua)學反應，僅僅通過(guo)與(yu)電(dian)(dian)解(jie)液形(xing)成雙電(dian)(dian)層作用(yong)來(lai)存(cun)儲電(dian)(dian)荷，提(ti)高電(dian)(dian)容效果，這種情況主要出現在超級電(dian)(dian)容器中。

　　另(ling)一種則是與活(huo)性物(wu)質發生(sheng)電(dian)化(hua)學(xue)反應(ying)，通過(guo)電(dian)子轉移而(er)產生(sheng)法拉(la)第電(dian)流，并為電(dian)化(hua)學(xue)反應(ying)的生(sheng)成(cheng)物(wu)提供存(cun)儲場所，如鋰離子電(dian)池等，或者雖然(ran)不(bu)發生(sheng)電(dian)化(hua)學(xue)反應(ying)，但(dan)是可以(yi)通過(guo)與生(sheng)成(cheng)物(wu)相互作(zuo)用而(er)將其固定，同樣提供存(cun)儲場所，如鋰硫電(dian)池。

　　同時，石墨烯還可以(yi)為電化(hua)學反應提供催化(hua)效(xiao)果(guo)，降低電化(hua)學反應所需的能量勢壘,如ORR等;還有一種則是利用(yong)自身導電性提高電極(ji)的電導率，降低充放電過程中的歐(ou)姆電阻。本文主(zhu)要圍繞前面三種作用(yong)展開。

　　石(shi)墨(mo)烯在儲(chu)能(neng)體系(xi)中的電(dian)(dian)(dian)化學行(xing)為(wei)與其電(dian)(dian)(dian)子結構息息相關。正確認(ren)識其電(dian)(dian)(dian)子結構將是更好利用石(shi)墨(mo)烯材(cai)(cai)料(liao)的有效前(qian)提(ti)，并(bing)且也可以為(wei)具體應用領域中石(shi)墨(mo)烯材(cai)(cai)料(liao)的電(dian)(dian)(dian)子結構調整提(ti)供指導(dao)思路。

　　石墨烯電(dian)子(zi)結構特(te)征

　　1.石(shi)墨烯及其缺(que)陷類型

　　石墨烯屬(shu)于由雙(shuang)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)基點(dian)組成的(de)(de)三角(jiao)布拉(la)維點(dian)陣。由于相鄰(lin)的(de)(de)兩個(ge)碳(tan)(tan)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)位置(zhi)不等同，石(shi)墨(mo)烯(xi)晶格可以分(fen)為兩個(ge)亞點(dian)陣，每個(ge)亞點(dian)陣都是三角(jiao)布拉(la)維格子(zi)(zi)(zi)。相鄰(lin)兩個(ge)C原(yuan)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)間距(ju)為0.142nm,鍵角(jiao)為120°，與(yu)分(fen)子(zi)(zi)(zi)苯中(zhong)的(de)(de)數(shu)值相同。平面內部C原(yuan)子(zi)(zi)(zi)通過三個(ge)σ相互相連(lian)，在垂直(zhi)平面上(shang)碳(tan)(tan)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)pz軌道形成離域的(de)(de)π鍵。圖1給(gei)出了石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)(de)結構示意圖。