石墨烯纳米芽（GNBs）是先进的碳基三维结构，由于其优异的电解性能，具有作为高性能锂离子电池负极材料的广阔前景。

石墨烯纳米芽可能成为下一代 LIB 材料

发表在《碳》杂志上的一项研究讨论了使用通过化学气相沉积在铜 (Cu) 箔上形成的 GNB 作为锂离子电池的阳极。

锂离子电池面临的主要挑战

储能是能源供应链的关键环节。它可以提高能源网络的稳定性，鼓励使用清洁能源，减少对化石燃料的依赖，并将其对环境的影响降到最低。

锂离子电池因其大的能量密度和扩展的循环能力而迅速成为最受欢迎的储能技术。

生产具有优异比容量和延长循环能力的高性能负极材料是目前锂离子电池的重点发展领域之一。

锂离子电池的储能能力在很大程度上取决于所使用的负极材料及其结构。由于锂 (Li) 和石墨碳之间的强烈吸引力，含碳物质仍然是首选的负极材料。

石墨烯如何提供帮助？

石墨烯是一种非凡的材料，由于其显着的表面积和出色的导电性，它具有在其框架中容纳锂离子的大容量。

石墨烯通常通过化学剥离石墨或还原氧化石墨来合成；这种方法非常经济有效且实用。

将还原的氧化石墨烯用于锂离子电池

还原氧化石墨烯 (rGO) 具有相对较高的容量水平。当用作阳极时，rGO 表现出很大的不可逆容量。这最终意味着积累的锂在注入锂后从未完全恢复，导致初始循环中的库仑效率较差。

因此，迄今为止，在锂离子电池中使用氧化石墨烯已被证明具有挑战性。

将石墨烯与富勒烯配对以制造石墨烯纳米芽

可以将额外的碳基纳米材料引入石墨烯，以提高其储能能力和循环稳定性，并提高其在锂离子电池中的阳极适用性。

通过富勒烯在石墨烯表面的共价键合可以增强储能能力。因此，将富勒烯与石墨烯结合是开发具有强电催化能力的新型纳米结构的有效技术。

通过耦合这些碳基材料，形成了称为石墨烯纳米芽的独特三维结构。虽然这种复合材料已表现出卓越的电解特性，但其在锂离子电池应用中的全部潜力仍有待探索。

研究人员做了什么？

本研究描述了石墨烯纳米芽复合材料的生产，该复合材料表现出卓越的电解储能能力。

使用定制的 CVD 工艺在一个单一的步骤中制造石墨烯纳米芽。该团队使用铜箔在锂离子电池的阳极进行电流收集。因此，该研究的重点是制造沉积在铜平台上的石墨烯纳米芽。

使用定制的化学气相沉积技术来制造少层和多层 GNB。这些石墨烯纳米芽表现出优异的电解特性，突出了它们作为锂离子电池负极材料的潜力。

少层 GNB 在电化学性能方面优于多层 GNB，具有更好的储能容量、更高的电流速率和出色的循环稳定性，同时保持 99% 的法拉第效率。

开发的石墨烯纳米芽具有改善锂离子存储和扩散的内在品质。这些固有特性是石墨烯纳米芽表现出的更高容量、更好的可逆性和出色的循环性能的原因。

在铜集流体上直接生长活性材料使电极能够保持优异的导电性和优异的倍率性能，从而大大提高高性能锂离子电池的电解质量。

这些发现可以为未来设计用于尖端锂离子电池的高性能碳质负极材料铺平道路。