火遍全网的石墨烯电池是到底噱头还是黑科技？
相信大家都看过不少关于石墨烯电池方面的报道，有的说的神乎其微，有的直呼是骗局，那么石墨烯电池到底是噱头还是黑科技呢？你怎么看？其实所谓石墨烯电池，并非全新的技术，近几年一直处于研发阶段。应该说其材料和工艺尚未完全成熟，我们看到的很多报道仅仅是科研报道，而非产品报道。
石墨烯电池现在算个伪命题，但懂得用石墨烯可以截长补短。
直到现阶段石墨烯还是个“配料”的角色，这个“配料”要是运用得当，可是有打通任督二脉的功效。
在分析石墨烯电池的相关问题前，我们先来探讨以下两个问题： · 第一，如果石墨烯成本降低到接近导电炭黑，但用量及功效却更好，你会不会采用？· 第二，如果在导电剂、硅碳负极、高镍正极及隔膜都可以用石墨烯来达到更高性价比，这算不算是所谓的石墨烯电池？ 换句话说，我们现在可以说是石墨烯「基」电池，毕竟掺入的量很少就可以有效。但换个角度，一旦锂电池各个部件上都被石墨烯取代时，我们该怎么称呼那时候的锂电池呢？要提醒大家的是石墨烯是不可能完全取代锂离子的角色，因为锂离子电池还是会通过「锂离子」来吸附/脱附。 从微观上讲石墨烯是最好的材料，但在巨观上无法做技术突破，问题绝对不在石墨烯，而是在于不懂怎么用石墨烯！
石墨烯又该怎么替锂离子电池打通任督二脉呢？ 撇开石墨烯锂电池及石墨烯「基」锂电池名词上的争议不谈，在前面提到的隔膜项目，我们比较了石墨烯及氧化石墨烯，在相同渗滤阈值之机械性能以氧化石墨烯表现比较好，原因在机械性及导热性强调「界面」，越强的键结力对这两类性能有利，选择共价键是最佳选择。 反观，导电剂却要求高电导率及金属杂质少于10ppm，因为金属离子（Fe、Co、Ni、Cr等）对电池的危害很大，所以很多石墨烯业者因为制备容器会释出铁离子就不达标。而硅碳负极重点在石墨烯包覆纳米硅，纳米硅要求纯度98%、1微米以内。这几个项目都是使用不同石墨烯并通过不同官能化才能做出不错的成果，你光想把石墨烯当作一种材料或万灵丹，打从一开始你就错了！ 其实，更重要的是「成本」因素。几年前有团队经实验得知，氧化石墨烯还原后每克成本要40元，这个才是无法取代现有产品的最大制约，各位想想看，你会因为是石墨烯就愿意多花几块钱去购买吗？ 石墨烯材料怎么满足锂电池在能量密度、充电时间及循环次数的要求
一般来说，石墨烯的压实密度及振实密度偏低，使得在能量密度上不被看好。但石墨烯拥有良好的电导、热导性，能让锂离子在石墨烯表面与电极间快速穿梭运动，让功率密度变成强项，这也是石墨烯电池大多被提到能够做到「快充」的根据。 另外，石墨烯还有些像传统碳材在首次循环的库伦效率偏低、充放电平台过高、电位滞后严重以及循环稳定性较差等缺点，而这些问题其实都是高比表面无序碳材料的基本电化学特征。 但这样就真的不能做好石墨烯锂电池吗？ 其实不然，在负极材料上我们选择硅碳负极来改性，就是看到硅基负极主要有三个缺点：电子电导率及锂离子扩散系数低大大降低了倍率性能、形成不稳定的 SEI 膜及硅在充放电过程之体积变化超过300%。而石墨烯稳定的骨架结构缓冲了硅晶格的膨胀，减少了锂离子脱插过程对材料晶格的破坏，从而延长材料的循环寿命； 另一方面，网状结构的石墨烯在复合材料中起到导电网络的作用，极大的提供高了锂离子在材料的迁移速率，从而提高了材料的倍率性能。另外，还有一种做法是利用石墨烯微片包覆沥青的碳，这种结构设计不太会出现锂枝晶结构，可有效延长电池寿命，并可达到快速充电的功能。
既然碳纳米材料单独作为负极材料存在不可逆容量高、电压滞后等缺点，与其它负极材料复合使用是目前比较实际的选择方案。所以，把石墨烯当作「增益」材料，而不是一昧用本征石墨烯的角度来看锂电池的技术突破，或许才能打开锂电池技术一条新的道路。
页:
[1]