離子電池（LIBs）的儲能性能取決于電極容量和電極/電池設(shè)計參數(shù)，這兩個參數(shù)以前是分開研究的，導(dǎo)致實際應(yīng)用中的失敗。本文，韓國成均館大學(xué)研究人員在《NAT COMMUN》期刊發(fā)表名為“Graphene collage on Ni-rich layered oxide cathodes for advanced lithium-ion batteries”的論文，研究展示了富鎳氧化物上的共形石墨烯（Gr）涂層如何能夠在不使用傳統(tǒng)導(dǎo)電劑的情況下制備包含高含量活性材料（約99 wt%）的高堆積陰極。

在99 wt%LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA）和約4.3 g cm-3的電極密度下，Gr涂層NCA陰極在0.2 C（約1.1 mA cm-2）的電流速率下提供了約5.4 mAh cm-2（增加了約38％）和~863 mAh cm-3（增加了約34％）的高面積容量；這超過了裸電極，接近了電極設(shè)置的商業(yè)水平（96 wt％NCA；？3.3 g cm -3）。此發(fā)現(xiàn)為材料工程和電極設(shè)計提供了通往高級LIB陰極的組合途徑。

圖1：富鎳氧化物上的Gr涂層。

圖2：Gr涂層的NCA顆粒的FM圖像以及Gr和富Ni氧化物之間的鍵合構(gòu)型

圖3：Gr涂層NCA陰極的電化學(xué)性能。

圖4：涂有Gr的NCA陰極的熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

圖5：Gr涂層的致密NCA陰極。

許多研究已經(jīng)使用Gr和碳納米管以增強電池性能，然而，大多數(shù)現(xiàn)有的電極設(shè)計由于其較低的抽頭密度和聚集/分散的挑戰(zhàn)而無法滿足實際要求。本文，研究的固溶處理Gr涂層方法不僅在電極內(nèi)提供了足夠的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并且易于加工，而不會對活性材料造成明顯損害，而且拓寬了電極密度和成分的可行范圍。這些改進(jìn)為開發(fā)改進(jìn)的LIB陰極的高級電極設(shè)計鋪平了道路，并提高了在實際應(yīng)用中使用基于Gr的納米技術(shù)的可行性。

文獻(xiàn)：