查新报告.docx
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查新报告
查新项目名称
中文：
石墨烯在锂电池中的应用及发展前景
英文：
TheapplicationanddevelopmentofGrapheneinlithiumbatteryfield
学校
青海大学
查新团队成员
姓名
院系
专业
学号
吴腾达
机械工程学院
机制2班
1200401081
张帅
机械工程学院
机制2班
1200401078
朱侗
机械工程学院
机制2班
1200401088
一、查新目的
科研立项
二、查新项目的科学技术要点
（1）石墨烯是二维碳纳米材料。
（2）石墨烯复合材料作锂离子电池电极。
（3）石墨烯应用领域。
三、查新点与查新要求
查新点：
1.二维碳材料石墨烯在锂离子电池中的应用；
2.未来石墨烯的发展前景。
查新要求：
希望对该课题进行国内外对比分析，证明在所查范围内国内外有无类似的研究及其研究程度，对课题的新颖性和可塑性进行判断。
四、文献检索范围及检索策略
中文检索词及检索式：
石墨烯+锂离子电池+发展前景
检索的数据库：
1.维普中文科技期刊数据库（1989至今）
2.CNKI学术期刊全文库（1980年至今）
3.中国期刊全文数据库（1994至今）
4.万方期刊数据库（1980年至今）
5.中文科技期刊全文数据库（1992至今）
6.中国科技成果数据库（最新版）
英文检索词及检索式：
Graphene+Lithiumbattery+Developmentprospect
检索的数据库：
1.不列颠百科全书（1978年至今）
2.SCI数据库（1985年至今）
3.Springerlink数据库（1992年至今）
4.WileyOnlineLibrary电子期刊库（1975至今）
5.Elsevier全文数据库（1990至今）
五、检索结果
根据上述检索词及检索策略，在上述数据库和文献时限内，检出相关文献共24篇，下面分国内和国外分别列出检出的主要相关文献。
国内文献：
1.
题名：
基于石墨烯的高性能锂离子电池负极材料的研究
作者：
蔡丹丹
作者单位：
华南理工大学化学与化工学院
来源：
华南理工大学博士论文
摘要：
采用无表面活性剂模板协助法设计合成了高性能的超薄壁石墨烯中空球，以廉价的工业原料三聚氰胺为氮源，与热膨胀石墨烯混合热处理得到高氮含量的氮掺杂石墨烯并将其应用于锂离子电池中。
2.
题名：
石墨烯材料的储锂行为及其潜在应用
作者：
闻雷；刘成名；宋仁升
作者单位：
中国科学院金属研究所
来源：
化学学报.2007（3）,134-136
摘要：
利用石墨烯负极高容量与石墨烯正极高倍率放电的特性，可以设计出具有高能量密度的锂离子电容器和高比容量的石墨烯复合锂电池正极材料。
3.
题名：
石墨烯及其复合材料在锂离子电池中的应用
作者：
周冠蔚；何雨石
作者单位：
上海交通大学化学工程系；电化学与能源技术研究所
来源：
化学进展.2002（4）,28-29
摘要：
通过优化复合材料的微观结构，例如夹层结构或石墨烯片层包覆结构，可进一步提高材料的电化学性能。
在正极复合材料中，石墨烯形成的连续三维导电网络可有效提高复合材料的电子及离子传输能力。
4.
题名：
石墨烯用于锂离子电池负极材料的应用基础研究
作者：
王赟
作者单位：
华东理工大学化工学院
来源：
华东理工大学硕士学位论文
摘要：
利用石墨炼独特的二维纳米结构和优良的导电性,通过在其表面原位生长LTO纳米颗粒,有效解决LTO电导率较低和纳米团聚等核心问题,提高LTO的循环稳定性和倍率性能。
以含F量高达50%的氟化石墨为原料,采用液相剥离法制得含氟量达49.7%的氟化石墨稀,利用F和C的协同储锂机制以及氟化石墨烯超薄的二维纳米结构特征,提高单一石墨烯的嵌锂容量以及Li+在负极材料中的扩散速度。
5.
题名：
石墨烯在锂离子电池负极中的应用研究
作者：
高春雪
作者单位：
北京交通大学光学工程学院
来源：
北京交通大学硕士学位论文
摘要：
首次嵌锂容量平均值由1026.6mAh/g提升到1270.6mAh/g;2C倍率下,100次循环后,比容量由301mAh/g提升到365mAh/g;平均库伦效率由97.9%提升到98.0%。
6.
题名：
石墨烯在锂离子电池正极材料中应用的进展
作者：
吕璐；洪建和；何岗；何明中
作者单位：
中国地质大学材料与化学学院
来源：
电池.2012（8）,42-45
摘要：
研究发现石墨烯薄片可缓冲金属或金属氧化物负极材料在充放电过程中的体积效应,提高电子导电性,以石墨烯/金属（金属氧化物）复合材料作为电池负极,倍率性能和循环性能可得到改善。
7.
题名：
石墨烯在锂离子电池中的应用研究
作者：
曹辉；蒋永善
作者单位：
济宁市无界科技有限公司
来源：
电池工业.2014（6）,19-22
摘要：
概述了石墨烯作为锂离子电池常用正极和负极金属氧化物等电极材料的添加剂对材料性能的改善，以及其本身作为负极材料对锂离子电池性能的影响，并提出了石墨烯作为锂离子电池电极导电剂新的研究方向。
8.
题名：
石墨烯在锂离子电池中应用的研究进展
作者：
朱碧玉；倪江锋；王海波；高立军
作者单位：
苏州大学能源学院
来源：
电源技术.2013（5）,112-115
摘要：
介绍了石墨烯的制备方法及石墨烯在直接用作锂离子电池负极材料、将石墨烯与其它储锂材料复合以提高其电化学性能、石墨烯进行氮掺杂提高其储锂性能三个研究方向上的最新研究进展并进行了简要的评述，总结并展望了石墨烯及其复合材料在锂离子电池中应用的未来发展方向。
9.
题名：
石墨烯在柔性锂离子电池中的应用及前景
作者：
闻雷；陈静
作者单位：
中国科学院金属研究所；沈阳材料科学国家（联合）实验室
来源：
科学通报.2015
（2）,630-644
摘要：
利用石墨烯的二维柔性结构及表面官能团，与其他材料复合，制备出一体化石墨烯复合柔性电池电极。
新型柔性锂离子电池也将具有自修复和快速充电能力，来同时将研究喷涂或打印等新型柔性电极的制备和器件优化设计。
10.
题名：
石墨烯制备及其在锂离子电池负极中的应用研究
作者：
丁翔
作者单位：
清华大学材料科学与工程系
来源：
清华大学工学学士学位论文
摘要：
经过热处理的石墨烯片，含氧量显著降低，虽然材料的首次可逆容量和库伦效率都有降低，但循环稳定性大幅提升，50次循环后仍保持了89.6%，同时电荷转移阻抗大幅降低。
11.
题名：
石墨烯在锂系二次电池中的应用:
进展与展望
作者：
郑晓雨；苏方远；杨全红；康飞宇
作者单位：
清华大学深圳研究生院深圳市炭功能材料工程实验室
来源：
功能材料.2013（19）,2741-2744
摘要：
评述了不同结构形貌的石墨烯基材料在锂系二次电池中的研究进展，并对目前存在的问题和下一步的工作方向进行了分析与展望。
12.
题名：
石墨烯材料的制备及其在电化学领域的应用
作者：
吴诗德；宋彦良；李超
作者单位：
郑州轻工业学院河南省表界面科学重点实验室
来源：
材料导报A.2011（3）,55-60
摘要：
综述了石墨烯与石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等电化学领域中应用的研究现状，展望了石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的未来展前景。
国外文献：
13.
TI:
Defect-inducedplatingoflithiummetalwithinporousgraphemenetworks
AU:
RahulMukherjee,AbhayV.Thomas,DibakarDatta,EklavyaSingh,JunwenLi,OsmanEksik,VivekB.Shenoy& NikhilKoratkar
SO:
NatureCommunications5,Articlenumber:
3710.doi:
10.1038/ncomms4710
Mukherjee等发现了一个多孔石墨烯网络的内部中的缺陷引起的电镀金属锂。
该网络作为一个笼诱捕的锂金属，以防止枝晶生长。
超过1000次充/放电周期延长测试显示出电镀金属锂具有极好的可逆性，库仑效率在99％以上。
14.
TI:
Graphene-modifiednanostructuredvanadiumpentoxide hybridswithextraordinaryelectrochemicalperformanceforLi-ionbatteries
AU:
QiLiu,Zhe-FeiLi,YadongLiu,HangyuZhang,YangRen,Cheng-JunSun,WenquanLu,YunZhou,LiaStanciu,EricA.Stach& JianXie
SO:
NatureCommunications6,Articlenumber:
6127.doi:
10.1038/ncomms7127
QiLiu等开发的掺入石墨烯片为五氧化二钒纳米。
所得石墨烯改性的纳米结构五氧化二钒杂种仅含有2重量石墨烯，但表现出非凡的电化学性能：
长循环性及显著提高利率的能力。
这种方法提供了创造纳米金属氧化物/石墨烯材料的新途径。
15.
TI:
LargeandfastreversibleLi-ionstoragesinFe2O3-graphenesheet-on-sheetsandwich-likenanocomposites
AU:
JinKan& YongWang
SO:
ScientificReports3,Articlenumber:
3502.doi:
10.1038/srep03502
JinKan等发现片材上的片材复合体更适合作为阳极的锂离子电池。
该复合体将大大提高循环性能。
纳米片的Fe2O3和石墨烯纳米片之间的结构独特的亲和力可以提供互补性的改善。
16.
TI:
Theapplicationofgrapheneinlithiumionbatteryelectrodematerials
AU:
JipingZhu, RuiDuan, ShengZhang, NanJiang, YangyangZhang, JieZhu
SO:
SpringerPlusOnlineISSN2193-1801DOI10.1186/2193-1801-3-585
JipingZhu等发现石墨烯可以大大提高锂离子电池的性能并提供更好的化学稳定性，更高的导电性和较高的容量。
文章还对锂离子电池中使用的含石墨烯材料的一些最新进展进行了总结。
17.
TI:
Nanocrystallinetincompounds/graphenenanocompositeelectrodesasanodeforlithium-ionbattery
AU:
MarappanSathish, SatoshiMitani, TakaakiTomai, AtsushiUnemoto, ItaruHonma
SO:
JournalofSolidStateElectrochemistryMay2012, Volume16, Issue5, pp1767-1774DOI10.1007/s10008-012-1669-8
Marappan等认为有必要修改GNS和Sn化合物的组合物中的纳米复合材料，以达到良好的可循环性。
18.
TI:
Highelectrochemicalpropertiesofgraphenenanoribbons-hybridizedmanganesedioxideascathodematerialforlithiumbattery
AU:
XiangyueHuang, ZihanFan, CunliLin, LinaJia, BaiweiLin, JiaqiWang, XiaolinHu,NaifengZhuang
SO:
JournalofNanoparticleResearchFebruary2015, 17:
97OnlineISSN:
1572-896XDOI10.1007/s11051-015-2908-6
XiangyueHuang等发现γ-MnO2/GNRs的放电比容量比纯β-MnO2 和紧凑β-MnO2/GNRs要高得多。
并对晶体大小，形态对GNR杂交体的影响进行了讨论。
19.
TI:
Graphene,relatedtwo-dimensionalcrystals,andhybridsystemsforenergyconversionandstorage
AU:
FrancescoBonaccorso, LuigiColombo, GuihuaYu, MerylStoller, ValentinaTozzini, AndreaC.Ferrari,RodneyS.Ruoff, VittorioPellegrini
SO:
Science 2January2015:
Vol.347 no.6217 DOI:
10.1126/science.1246501
Francesco等发现化学官能石墨烯可以提高存储离子物质的扩散能力，从而实现使超薄薄膜光伏设备生产氢气。
20.
TI:
GrapheneandGraphene-BasedMaterialsforEnergyStorageApplications
AU:
JixinZhu, DanYang, ZongyouYin, QingyuYanandHuaZhang
SO:
SmallSpecialIssue:
NanomaterialsforEnergyandWaterManagementVolume10, Issue17, pages3480–3498, September10,2014DOI:
10.1002/smll.201303202
JixinZhu等总结了石墨烯和石墨烯基材料在四个能量存储系统，即锂离子电池，超级电容器，锂-硫电池和锂-空气电池系统的最新进展。
21.
TI:
Electrochemicalstudiesoffew-layeredgrapheneasananodematerialforLiionbatteries
AU:
ShaikshavaliPetnikota, NareshK.Rotte, VadaliV.S.S.Srikanth, BhanuS.R.Kota, M.V.Reddy,KianP.Loh, B.V.R.Chowdari
SO:
JournalofSolidStateElectrochemistryApril2014, Volume18, Issue4, pp941-949
DOI10.1007/s10008-013-2338-2
Shaikshavali等采用循环伏安法和恒电流循环技术的细胞对几个层次的石墨烯（FLG）进行了测试。
结果表明FLG循环容量衰减小于2％。
最大放电或充电容量低于0.3V，阳极行为特征较好。
22.
TI:
Graphene-basedLi-ionhybridsupercapacitorswithultrahighperformance
AU:
KaiLeng, FanZhang, LongZhang, TengfeiZhang, YingpengWu, YanhongLu, YiHuang, YongshengChen
SO:
NanoResearchAugust2013, Volume6, Issue8, pp581-592DOI10.1007/s12274-013-0334-6
KaiLeng等发现了锂离子混合动力超级电容器的优异性能，证明了石墨烯基材料确实能够发挥新一代超级电容的显著作用，具有良好的电化学性能。
23.
TI:
First-principlesstudiesondopedgrapheneasanodematerialsinlithium-ionbatteries
AU:
D.H.Wu, Y.F.Li, Z.Zhou
SO:
TheoreticalChemistryAccountsOctober2011, Volume130, Issue2-3, pp209-213DOI10.1007/s00214-011-0961-5
D.H.Wu等发现N掺杂的石墨烯表现出最低解吸屏障，N掺杂的石墨烯是一种有前途的负极材料，具有高倍率充/放电能力。
24.
TI:
SandwichnanoarchitectureofSi/reduced graphene oxidebilayernanomembranesfor Li-Ion batteries withlongcyclelife
AU:
XianghongLiu; JunZhang; WenpingSi;Lixia Xi; Eichler,Barbara; ChenglinYan;Schmidt,OliverG.
SO:
ACSNano, v9,n2, p1198-1205, February24,2015; ISSN:
19360851, E-ISSN:
1936086X; DOI:
10.1021/nn5048052; Publisher:
AmericanChemicalSociety
LiuXianghong等发现内部空隙空间和纳米薄膜的力学特性可以帮助缓冲锂化/脱锂应变过程;在交替堆叠导电层中RGO可以保护硅层，以免过度形成SEI层。
作为阳极的锂离子电池，夹着的Si/rGO纳米结构具有2000次循环寿命。
六、查新结论
根据查新课题“石墨烯在锂电池中的应用及发展前景”的查新点和查新要求，对上述检索结果进行阅读分析如下：
国内文献1将高氮含量的氮掺杂石墨烯并将其应用于锂离子电池中；文献2设计出具有高能量密度的锂离子电容器和高比容量的石墨烯复合锂电池正极材料；文献3研究发现在正极复合材料中，石墨烯形成的连续三维导电网络可有效提高复合材料的电子及离子传输能力；文献4利用F和C的协同储锂机制以及氟化石墨烯超薄的二维纳米结构特征,提高单一石墨烯的嵌锂容量以及Li+在负极材料中的扩散速度；文献5首次嵌锂容量平均值由1026.6mAh/g提升到1270.6mAh/g，平均库伦效率由97.9%提升到98.0%；文献6研究出以石墨烯/金属（金属氧化物）复合材料作为电池负极,倍率性能和循环性能可得到改善；文献7提出了石墨烯作为锂离子电池电极导电剂新的研究方向；文献8、11和12总结并展望了石墨烯及其复合材料在锂离子电池中应用的未来发展方向；文献9制备出一体化石墨烯复合柔性电池电极；文献10经过热处理的石墨烯片电荷转移阻抗大幅降低。
国外文献13发现了一个多孔石墨烯网络的内部中的缺陷引起的电镀金属锂；文献14掺入纳米五氧化二钒的石墨烯片其电化学性能得到显著提高；文献15纳米片的Fe2O3和石墨烯纳米片之间的结构独特的亲和力可以提供互补性的改善，更适合作为锂离子电池的阳极；文献16和20对锂离子电池中使用的含石墨烯材料的一些最新进展进行了总结；文献17认为有必要修改GNS和Sn化合物的组合物中的纳米复合材料，以达到良好的可循环性；文献18发现γ-MnO2/GNRs的放电比容量比纯β-MnO2 和β-MnO2/GNRs要高得多；文献19利用石墨烯可以让超薄薄膜光伏设备生产氢气；文献21采用循环伏安法和恒电流循环技术对石墨烯（FLG）进行改善；文献22发现了锂离子混合动力超级电容器的优异性能；文献23发现掺杂氮的石墨烯具有高倍率充/放电能力；文献24发现内部空隙空间和纳米薄膜的力学特性可以帮助缓冲锂化/脱锂应变过程。
针对本课题的查新点，经分析比较可以得出如下结论：
1.国内外均有石墨烯应用于锂离子电池上的文献报道，主要研究方向是将石墨烯复合材料作为锂离子电池正负极，以改善电池性能。
但是所取得的成果并非很显著，石墨烯在电池领域的应用仍然拥有很大的潜力。
2.国内外对石墨烯的应用大多局限在锂离子电池领域，其他领域的应用不多见，故其发展前景还是很可观的。
所以，该课题在国内外其新颖性和可塑性都很高。
查新员（签字）：
查新员职称：
审核员（签字）：
审核员职称：
（科技查新专用章）
2015年5月24日
七、查新员、审核员声明
（1）报告中陈述的事实是真实和准确的。
（2）我们按照查新规范进行查新、文献分析和审核，并作出上述查新结论。
（3）我们获取的报酬与本报告中的分析、意见和结论无关，也与本报告的使用无关。
查新员（签字）：
审核员（签字）：
2015年5月24日2015年5月24日
八、附件清单
一般相关文献24篇，见文件夹：
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九、备注
无
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