中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近年來(lái)，隨著新能源汽車和移動(dòng)通訊設(shè)備的發(fā)展，利用石墨烯改進(jìn)、提升動(dòng)力,、儲(chǔ)能電池材料的性能，正成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn),。不管是出于炒作的目的還是科研成果的發(fā)布,，一時(shí)間石墨烯電池新聞“鋪天蓋地”！

第一款產(chǎn)品是東旭光電于2016年推出了世界首款石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品——“烯王”,。

第二款產(chǎn)品是2016年12月華為推出的業(yè)界首個(gè)高溫長(zhǎng)壽命石墨烯助力的鋰電池,。

第三款產(chǎn)品是東旭光電和貝斯特將石墨烯用在隔膜上做出的“國(guó)產(chǎn)石墨烯電池”。

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雖然“石墨烯電池”的新聞很多,，但準(zhǔn)確的來(lái)講,，目前市面上還沒(méi)有一款真正意義上的“石墨烯電池”，基本上都是在材料中加入一點(diǎn)石墨烯,，以提高鋰電池的部分性能的石墨烯基鋰離子電池,。具體我們就來(lái)分析一下石墨烯在鋰電池中到底能起什么作用。

據(jù)了解,，石墨烯在電池領(lǐng)域的應(yīng)用形式主要有這么幾種：1,、石墨烯單獨(dú)用于正/負(fù)極材料;2、與其它新型負(fù)極材料,，比如硅基和錫基材料以及過(guò)渡金屬化合物形成復(fù)合材料;3,、作為集流體或集流體涂層，用于提高電池功率特性,。

通過(guò)以上資料來(lái)看,，石墨烯在鋰電池中的應(yīng)用還真不少，現(xiàn)在我們就來(lái)分析一下可行性到底有多大,。

1,、石墨烯直接作為正/負(fù)極材料

研究表明，純石墨烯的充放電曲線跟高比表面積硬碳和活性炭材料非常相似,，都具有高比表面無(wú)序碳材料的基本電化學(xué)特征,，即首次循環(huán)庫(kù)侖效率極低、充放電平臺(tái)過(guò)高,、電位滯后嚴(yán)重以及循環(huán)穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn),。

結(jié)構(gòu)上來(lái)看，石墨烯的片狀結(jié)構(gòu)抑制鋰離子的擴(kuò)散,，容易造成電池極化嚴(yán)重,，這也導(dǎo)致了石墨烯的振實(shí)和壓實(shí)密度都非常低，再加上石墨烯成本極其昂貴,。綜合來(lái)講,，不存在取代傳統(tǒng)電極材料直接用作鋰離子電池的可能性。

2、石墨烯復(fù)合材料電極

石墨烯與硅基和錫基材料以及過(guò)渡金屬化合物形成復(fù)合材料電極,。一方面來(lái)看,，利用石墨烯的納米間隙可以很好地解決硅和錫材料的膨脹碎裂，另一方面,，相互協(xié)同作用可有效緩解團(tuán)聚現(xiàn)象提高額外的儲(chǔ)鋰空間,。

綜合來(lái)講，石墨烯復(fù)合材料做電極確實(shí)能改善復(fù)合材料的電化學(xué)性能,，但考量材料成本,、生產(chǎn)工藝、量產(chǎn)化可能,，石墨烯復(fù)合材料電極做不到“一枝獨(dú)秀”,，畢竟花了大力氣做出的材料性價(jià)比不高，也就沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的必要,。

3,、石墨烯作為導(dǎo)電劑

其他方面來(lái)看，加入到導(dǎo)電劑能提高材料的循環(huán)性能和高倍率性能,，效果明顯高于天然石墨和乙炔黑,，同時(shí)能將電芯內(nèi)阻減小至最小，有效地解決了阻礙鋰電池產(chǎn)品快速充電的技術(shù)瓶頸,，同時(shí)大大延長(zhǎng)了電池使用壽命,，但高倍率性能不理想，難以廣泛應(yīng)用,。

雖然理想很豐滿,，但現(xiàn)實(shí)總是很骨感，片層結(jié)構(gòu)的石墨烯很難實(shí)現(xiàn)均勻分散,，除此之外,，石墨烯表面具有豐富的官能團(tuán)，添加過(guò)多不僅會(huì)降低電池能量密度,，而且會(huì)增加電解液吸液量,，同時(shí)還會(huì)增加與電解液的副反應(yīng)而影響循環(huán)性，甚至有可能帶來(lái)安全性問(wèn)題,。

4,、石墨烯應(yīng)用于正極材料

研究表明，石墨烯作為輔料添加到正極材料中,，可改善倍率和低溫性能,。但是此類研究的重復(fù)性不高，筆者查閱相關(guān)資料,，有研究表明,，石墨烯包覆磷酸鐵鋰只能微弱提高充電性能，效果還不如碳納米管；而石墨烯包覆三元材料會(huì)使材料性能下降,，若使用氧化石墨烯性能會(huì)略微改善,。綜合來(lái)講,，并不是特別理想,。

總結(jié)

雖然石墨烯在鋰電池中的應(yīng)用目前并不可觀，但今天的石墨烯并不等同于未來(lái)的石墨烯,，馬克思曾在其唯物辯證的哲學(xué)思想中提出：“新事物的發(fā)展經(jīng)歷著由小變大,，由不完善到完善的過(guò)程，人們對(duì)新事物的認(rèn)可也有一定過(guò)程,，事物的發(fā)展方向雖然道路曲折迂回,，但終歸是前進(jìn)的和上升的。”石墨烯的性能與其層數(shù)息息相關(guān),，倘若有一天能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量單層石墨烯的量產(chǎn),，或許一切又會(huì)不一樣。