中國粉體網(wǎng)訊  近年來，隨著新能源汽車和移動通訊設備的發(fā)展，利用石墨烯改進、提升動力、儲能電池材料的性能，正成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。不管是出于炒作的目的還是科研成果的發(fā)布，一時間石墨烯電池新聞“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)界首個高溫長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，但準確的來講，目前市面上還沒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)域的應用形式主要有這么幾種：1、石墨烯單獨用于正/負極材料;2、與其它新型負極材料，比如硅基和錫基材料以及過渡金屬化合物形成復合材料;3、作為集流體或集流體涂層，用于提高電池功率特性。

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

1、石墨烯直接作為正/負極材料

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，都具有高比表面無序碳材料的基本電化學特征，即首次循環(huán)庫侖效率極低、充放電平臺過高、電位滯后嚴重以及循環(huán)穩(wěn)定性較差的缺點。

結(jié)構(gòu)上來看，石墨烯的片狀結(jié)構(gòu)抑制鋰離子的擴散，容易造成電池極化嚴重，這也導致了石墨烯的振實和壓實密度都非常低，再加上石墨烯成本極其昂貴。綜合來講，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、石墨烯復合材料電極

石墨烯與硅基和錫基材料以及過渡金屬化合物形成復合材料電極。一方面來看，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聚現(xiàn)象提高額外的儲鋰空間。

綜合來講，石墨烯復合材料做電極確實能改善復合材料的電化學性能，但考量材料成本、生產(chǎn)工藝、量產(chǎn)化可能，石墨烯復合材料電極做不到“一枝獨秀”，畢竟花了大力氣做出的材料性價比不高，也就沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的必要。

3、石墨烯作為導電劑

其他方面來看，加入到導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，同時大大延長了電池使用壽命，但高倍率性能不理想，難以廣泛應用。

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

4、石墨烯應用于正極材料

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使材料性能下降，若使用氧化石墨烯性能會略微改善。綜合來講，并不是特別理想。

總結(jié)

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