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锂离子电池主要由四个部分组成，分别为正极、负极、电解液和隔膜，它属于二次电池体系；图1.3显示的是一些能作为锂离子电池正、负极材料和电解液的种类。目前主要是用嵌锂化合物（如层状LiCoO2）来作为商用锂离子电池的正极材料；而锂离子电池负极材料一般是锂合金和碳材料，其中碳材料是目前主要的商用负极材料；电解液作为纯离子导体，一般是由锂盐和可溶解锂盐的混合有机溶剂两组分组成，其中锂盐有LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiBC4O8（LiBOB），目前商用锂盐主要为LiPF6和LiClO4[16]。锂离子电池中的隔膜是一种多孔功能膜，它具有对离子导电而对电子绝缘的作用，同时为了起防止正负极内部短路的作用，隔膜是置于锂离子电池正负极之间的。
图1.3 锂离子电池组成材料的分类[15]
图1.4 锂离子电池的工作原理[17]
上图1.4所示的是锂离子电池的工作原理图。在充放电过程中，锂离子作为能量交换载体，可通过电解液利用锂离子在正负电极材料中不断的嵌入和脱嵌，来达到能量交换目的[18]。
1.4 石墨烯基半导体复合材料简介
目前常见的石墨烯基复合材料的种类主要包括石墨烯-无机纳米复合材料，石墨烯-聚合物复合材料和其他石墨烯基复合材料。而石墨烯基半导体材料在电学及光电转换上的优异性能，使得石墨烯基半导体材料在当今成为一个十分热门的研究课题[19]。
作为半导体纳米粒子载体材料的石墨烯，可以承担电子运输通道的作用，从而可显著提高半导体材料在光电学及光电转换方面的性能[20]。例如，石墨烯与半导体纳米粒子（TiO2[21]等）的混合可制备石墨烯基半导体纳米复合材料，此二元复合物可有效阻止原先纳米粒子间的团聚作用，从而缩短了电池中锂离子的迁移距离，进一步提升了锂离子的嵌入效率；同时，石墨烯优异的二文的结构也能够减缓电池在充放电过程中由锂离子嵌入-嵌出所产生的体积变化，进而提高了锂离子电池的循环性能[22]
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