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石墨烯電池研發(fā)成功?技術(shù)應(yīng)腳踏實地

2019-10-21 10:46:13來源:儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞:石墨烯閱讀量:6499
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  【儀器網(wǎng) 材料化工】近些年石墨烯一直是一個比較熱門的概念,作為2010年諾貝爾物理獎的獲獎成果,石墨烯的應(yīng)用前景被各界大為看好,在熱性能、力學(xué)、電子效應(yīng)等方面都具有特殊性質(zhì)的石墨烯甚至被一部分人譽為“可以改變21世紀(jì)的神奇材料”。今年的諾貝爾化學(xué)獎將人們的目光帶向了鋰電池領(lǐng)域,在鋰電池尋找新的發(fā)展方向的同時,石墨烯也早早開始了在新能源電池上的應(yīng)用探索。
 
 
  從媒體的報道上看,石墨烯電池的研究似乎已經(jīng)有了較大的成果。早在2014年,西班牙的Graphenano公司就宣稱他們研制出了塊石墨烯聚合材料電池。我國也不堪落后,2016年,有媒體發(fā)布消息稱華為在石墨烯電池領(lǐng)域取得重大突破。今年6月,雅迪正式推出石墨烯電池,成為石墨烯電池商業(yè)化應(yīng)用的又一范例。然而現(xiàn)實真的如媒體報道的那樣嗎?
 
  石墨烯電池至今沒有明確的定義,按照傳統(tǒng)電池的命名方式,我們可以暫且認(rèn)為石墨烯電池就是石墨烯在電池反應(yīng)中起到主要作用的電池。從這一角度出發(fā),目前報道中出現(xiàn)的石墨烯電池都名不副實。
 
  媒體曾鼓吹過的華為石墨烯電池已被辟謠,華為對它的稱呼是“石墨烯助力的鋰離子電池”,石墨烯在其中的作用是利用良好的散熱性幫助鋰電池散熱,與石墨烯電池完全無關(guān)。而雅迪推出的石墨烯電池只是在傳統(tǒng)鉛酸電池中添加了石墨烯材料。三星也曾宣布開發(fā)出石墨烯電池,這個因為制造成本而無法工業(yè)化的方案也稱不上是真正的石墨烯電池。首先參與到電池反應(yīng)中的并不是純粹的石墨烯,而是石墨烯球——由石墨烯包裹氧化硅形成的復(fù)合材料。其次,將石墨烯球直接作為負(fù)極材料,效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常碳材料,更像是為了石墨烯而石墨烯。2017年浙大研發(fā)的鋁-石墨烯電池對石墨烯的利用比三星更進(jìn)一步,然而鋁離子電池在性能上還是無法超過鋰電池,并且制造這種石墨烯電極以目前的技術(shù)來說難度依然很大,無法投入實用。
 
  石墨烯電池的概念雖然頗受追捧,但現(xiàn)階段可行的石墨烯電池方案仍然存在于美好的預(yù)期中。即使是在鋰電池中的應(yīng)用,石墨烯依然面臨著許多難點。首先是制備成本,雖然十幾年來,我國的石墨烯制備技術(shù)發(fā)展得很快,但相對于以噸為單位的傳統(tǒng)碳材料,按克出售的石墨烯還有很長的路要走。其次是工藝不兼容,石墨烯的性質(zhì)和傳統(tǒng)導(dǎo)電碳材料不同,大表面積帶來的團(tuán)聚、褶皺等問題都是現(xiàn)在的鋰電池制作工藝無法解決的,與調(diào)整工藝帶來的巨大成本相比,石墨烯電池目前能看到的收益有限。在容量上石墨烯電池也沒有競爭力,以硅為負(fù)極的電池理論容量為石墨烯的近5倍。這些難題讓石墨烯在鋰電池中的應(yīng)用進(jìn)展緩慢,更不用說真正的石墨烯電池。
 
  從2010年開始,石墨烯進(jìn)入到大眾視線,開始了石墨烯研究的熱潮,到2015年中國的石墨烯行業(yè)出現(xiàn)爆發(fā)式增長,有數(shù)據(jù)預(yù)計未來五年石墨烯市場的年均復(fù)合增長率將達(dá)到56.39%左右,至2023年市場規(guī)模將超過3000億元。石墨烯電池的大熱也只是石墨烯行業(yè)發(fā)展的小小體現(xiàn)。雖然媒體對石墨烯電池十分追捧,但置身其中的企業(yè)更應(yīng)腳踏實地,潛心研究,爭取早日突破,不要讓石墨烯電池僅僅成為一個噱頭。
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