自组装合成石墨烯包覆粒径可控的三氧化二铁复合材料制备与应用研究(5)
3. 不易与其他电池相容；
4. 过充过放性能差等。
但是随着研究不段深入，正极材料、负极材料以及电解液等组成材料的进一步研究和发展，锂离子电池仍然具有良好前景。
1.3.3 石墨烯基锂离子电池
1.3.3.1 锂离子电池材料
由于传统能源的减少和人们对环境保护的重视，人们对锂离子电池的需求越来越广泛。近几年，高性能锂离子电池迅速发展，而电池性能的提高很大程度上依赖于电池内部关键材料的结构和性质。
一般而言，理想的锂离子电池电极材料应具备以下特点：
1) 正、负极材料的电化学电位差尽可能大，以期获得较高的电池输出电压，电极电压随Li不同含量的变化小；
2) 电极材料的Fermi能级低，比容量高；
3) 电极材料的结构稳定性尽可能好，以保证良好的锂离子嵌入和脱嵌，延长电池使用寿命；
4) 电极材料的电导率尽可能大，以实现锂离子和电子的快速传导，从而提高电池的倍率性能；
5) 电极材料不与电解液反应，具有尽可能强的热稳定性和化学稳定性；
6) 电极材料成本尽可能低，制备简单，来源广泛，绿色环保等。
1.3.3.2石墨烯基锂离子电池负极材料
目前锂离子电 池正极材料如LiCoO2、LiFePO4、LiMnO2已经做到工业生产，但是负极材料除去石墨材料能够工业生产之外，其它材料都因为各种原因，如容量不高，循环性能不稳定，工业制备困难等，而限制了其商业应用，所以高性能的负极材料仍有待开发。其中，金属氧化物因为很高储锂能力，已经吸引大量研究，但是金属氧化物主要问题表现在循环稳定性不佳，因此如何提高金属氧化物的循环稳定性是目前研究热点之一。
目前研究表明控制金属氧化物颗粒大小，制备出稳定中空结构，在表面包覆上碳质材料等方式可以有效增强金属氧化物的循环稳定性。中空金属氧化物颗粒能够有效增加锂离子进出金属氧化物颗粒速率，减缓充放电过程中的体积效应，而且中空的结构不但能够提供额外储锂空间，也能够为金属氧化物的体积膨胀提供缓冲空间；在负极材料表面包覆的导电的碳材料不仅可以直接提供储锂空间，提高电池容量容量，而且能改善金属氧化物电导率，有助于提高充放电过程中电子快速进出，并有效阻止活性物质在反复充放电过程中发生的的团聚，破碎不良反应，进而有效提升复合材料的电性能。石墨烯因其独特性能和结构成为了优秀的模板，用于构筑活性组分良好分散的复合材料，改进锂离子电池电极的电导性。
1.3.3.3 三氧化二铁材料的研究进展
在锂离子电池负极材料中，三氧化二铁越来越受到关注，因为其超高理论容量（1005mAh/g），环境友好，安全，廉价。然而在充放电过程中，三氧化二铁因其导电性差，体积效应明显等原因，很大程度上限制了其作为锂离子电池负极材料的应用。研究人员经过不懈努力，已经研发出不同形貌的三氧化二铁，并且应用于锂离子电池，表现出良好的电化学性能。
1.3.3.4 中空结构的金属氧化物纳米材料的制备与其在潜在应用
中空结构纳米材料是指材料尺寸或是中空结构尺寸为纳米级的材料。纳米粒子一般具有高比表面积，纳米粒子性能一般也随着比表面积增大而更优异，中空结构的纳米颗粒具有内外两个接触面，相比较于实心结构拥有较高的比表面积[54]，其次，中空结构能减少流动相的进出纳米颗粒时的阻力，表现出更快的流动相进出速率，从而有助于不同相态物质之间物质与能量的快速交换[36]，再之，中空结构也能够为不同相态物质之间物质交换过程中发生的体积效应提供缓冲空间，减轻对其骨架结构的破坏，有利于文持固相颗粒的结构的稳定，达到更持久的使用周期[37]。因此在对材料性能要求越来越高的现代，中空结构相比较于实心结构具有无与伦比的优势。随着科技进步，纳米材料慢慢步入生活，对纳米材料性能的要求也逐渐提高，高性能，高品质的纳米材料仍是目前研究热点。
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