石墨烯是科學家最早發現的一種具有穩定二維結構碳的材料，是一種理想的二維碳質晶體。理想的石墨烯結構是平面六邊形點陣，其基本結構單元為有機材料中最穩定的苯六元環，它是一種由碳原子以s p2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面狀薄膜。石墨烯是碳的多種形態中的基本結構單元，單層石墨烯只有一個碳原子的厚度，即0.335nm，碳的其他存在形態為碳納米管、石墨、富勒烯、金剛石(圖1)。石墨烯是已知自然界穩定存在的最薄的材料，并且具有極大的比表面積、超高的導熱率、超強的導電性和強度等優點，因此其擁有良好的應用和市場前景。
2004年英國曼徹斯特大學的2位物理科學家——安德烈·海姆教授（G e i m）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授（Konstantin Novoselov），在實驗室中成功從天然石墨片中第一次剝離出了具有二維結構的石墨烯，從而證明了二維材料在自然狀態下可以單獨存在，因這個革命性和顛覆性的發
現，2位教授共同在2010年獲得諾貝爾物理學獎。在此背景下，石墨烯的眾多方向研究如火如荼的展開，并且迅速在全球范圍里掀起了石墨烯制備、石墨烯復合技術和材料、石墨烯下游產品等的研究熱潮。石墨烯材料超強的物理、化學和機械等主要特性如圖2所示。
目前石墨烯的制備方法主要分為“自下而上（down-up）”和“自上而下（up-down）”2大類方法。而“自下而上（down-up）”法是通過碳原子的重構來合成石墨烯材料，是從一種形態到另一種形態的轉變，它包括化學氣相沉積法（C V D）、外延生長法、有機合成法等。“自上而下（up-down）”法是通過剝離天然石墨材料來制備石墨烯片層，可以分為物理法和化學法，如微波機械剝離法、物理液相剪切分離法、電弧法、氧化還原法、超臨界法、碳納米管軸向切割法等。
基于石墨烯材料具有獨特的二維結構和優異的電學、光學、機械、聲學、電化學、力學、熱學等性能，它是極具發展前景和潛力的電池電極材料。目前把石墨烯做為電池導電劑是石墨烯研究的一個熱點方向。
二、石墨烯導電劑在電池中的應用
電池導電劑是電池正負極材料、電極互聯的關鍵輔助材料，對電池的充放電次數、內阻、功率性能產生很大影響。石墨烯是近年來研究較多的一種新型碳材料，具有優異的導電性能和倍率性能，將其應用于鋰離子電池材料、鋰硫電池和鉛酸中，可以大幅度提高電池的電容量和大倍率充放電性能。
1. 石墨烯在鋰離子動力電池中的應用在目前現有的鋰離子電池體系中，電池使用的正負極材料本身具有較低的離子與電子電導率，這是影響和限制鋰電池充放電循環和倍率性能的主要因素。正負極材料本身過高的電阻值會引起電極極片的極化，這直接導致鋰電池電極材料利用率的迅
速降低和鋰電池循環性能的迅速衰減。為了能夠建立高效的電池正負極材料導電網絡和結構，需要添加高效的電池材料導電劑，并且對電極材料導電劑的形態、性能和添加量要求較高，需要有合適的匹配關系。其中導電劑本身并不具有提供嵌脫鋰容量的特性，這導致整個鋰電池體系的比能量與比功率能力發生小幅的降低。另外，隨著鋰電池技術不斷發展，傳統鋰電池導電添加劑（乙炔黑和炭黑等）與正負極活性材料粒子點對點的接觸方式已經不能滿足鋰電池要求，它會帶來較大的熱阻抗，進而給鋰電池組帶來很大的安全隱患。電池安全問題在鋰電設計和使用過程中是不得不重點考慮的因素，因此需要迫切的開發可以提供高效導電網絡的新型電池導電添加劑材料，這種新型導電劑材料在降低所需添加量的同時，還能大幅提高正負極電極的導電能力，進而降低電池成本，并且可以改善鋰電池的倍率與充放電循環性能。從近幾年一系列的研究中發現：石墨烯因獨特的二維平面結構，以及本身具有優良的物理、化學、機械、電化學等性能，可以為電極正負極活性物質顆粒提供大量的導電接觸位點，并且石墨烯材料為自然界已知導電率最高的材料。相比于傳統導電劑（乙炔黑與炭黑等），石墨烯作為鋰電池導電添加劑能更有效地
降低正負極材料顆粒間的接觸阻抗并提升整體電極的導電性能，因此石墨烯成為新型導電添加劑的研究熱點。
