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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：6449

導(dǎo)讀：近些年石墨烯一直是一個比較熱門的概念，甚至被一部分人譽(yù)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。

　　【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(yù)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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