石墨烯锂——空气电池中的应用
锂-空气电池作为理想的高比能量化学电源，成为近年来的研究热点。锂空电池具有极高的理论比容量3828mA˙h/g和理论比能量11425W˙h/kg（有机体系，不含氧气质量）。空气电极作为锂-空气电池的研究热点，不仅是因为它主要贡献着电池的能量密度，也因为它直接影响了电池的输出电压/输出功率。
早期开发出的混合电解液的锂-空气电池一直使用固定了催化剂的空气电极，这种空气电极是以高温烧结制作出来的贵金属或贵金属合金等的超微颗粒催化剂为基础，由具有高比表面积的碳材料用黏结剂粘结的混合催化剂层及疏水处理过的空气扩散层组成，其制作工艺非常复杂，成本很高。
用性能相当或更好的廉价材料取而代之是空气电极走向实用化的关键，而石墨烯的发现给空气电极材料带来了新的选择。石墨烯具有将空气中的氧还原的催化效果，以此特征为出发点，以石墨烯作为空气电极，金属Li为负极，使用混合电解液（有机电解液/固体电解质/水溶性电解液）进行组合，开发出具有金属Li/有机电解液/固体电解质/水溶性电解液/石墨烯空气电极结构的锂-空气电池。结构如图8所示。
石墨烯电极用于锂——空气电池的结构和实验原理图
目前，石墨烯电极用于锂-空气电池领域的研究已经取得了一定的进展。石墨烯作为催化剂或催化剂基底在锂-空气电池中表现出良好的潜能，其巨大的比表面积提升了锂-空气电池的放电容量。作为催化剂使用可以有效提升锂-空气电池的循环性能；作为催化剂基底，可以在其表面牢固黏附催化剂。石墨烯同时还可以有效地降低锂-空气电池的过电位。
Sun等把石墨纳米片作为阴极催化剂加入锂-空气电池中，发现这种电极比伏尔甘XC-72碳材料拥有更好的循环性能和更低的过电位。Zhang等制备一种石墨烯泡沫作为锂-空气电池的空气电极。首先通过电化学法由石墨纸得到表面缺陷的石墨烯泡沫，然后在惰性气氛中退火以修复石墨烯泡沫结构的表面缺陷。这种石墨烯泡沫由1~10μm宽、1~2nm厚的巨大超薄石墨烯片层3D堆叠组成。测试其在锂-空气电池中20圈后循环效率能达到80%，放电电压稳定在2.8V。
Yoo等分别将石墨烯纳米片和热处理后的石墨烯纳米片用于锂-空气电池中的电极，发现热处理后的石墨烯展现出更稳定的循环性能。
随着储能领域的发展（如电动汽车和智能电网），锂-空气电池以其巨大的潜力被认为是下一代新电池技术，我们需要深入探索石墨烯在锂-空气电池中的应用及其作用机制，进一步提高锂-空气电池的效率和循环性能，推动其实用化。
