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深析石墨烯电池:“续航神话”不曾存在?只是看起来很美?

导读: 近几年来,石墨烯这种获过诺奖的材料一直广受社会关注,在相关媒体上也充满了各种“石墨烯电池”等方面的新闻。广大群众此时可能会好奇:石墨烯这种材料到底有多少用处,能不能依靠它来解决目前材料、电池等方面遇到的一系列技术瓶颈,帮助电动汽车、储能、可穿戴等行业实现飞跃?

  近几年来,石墨烯这种获过诺奖的材料一直广受社会关注,在相关媒体上也充满了各种“石墨烯电池”等方面的新闻。

  广大群众此时可能会好奇:石墨烯这种材料到底有多少用处,能不能依靠它来解决目前材料、电池等方面遇到的一系列技术瓶颈,帮助电动汽车、储能、可穿戴等行业实现飞跃?

石墨烯电池真的能拯救可穿戴续航吗?

  首先上一下结论:“石墨烯电池”这个技术接近于不存在,石墨烯只有在理论上能够提高充放电速率,而对于容(能)量的提升基本没有任何帮助(期望“石墨烯电池”可以解决手机/电动汽车续航的人要失望了),其噱头意义远大于实用价值。

  而且石墨烯材料本身纳米材料的高比表面积等性质与现在的锂离子电池工业的技术体系是不兼容的,应用的希望十分渺茫。

  在本文中,笔者将结合石墨烯的具体特性,来重点分析石墨烯相关技术,即所谓的“石墨烯电池”在锂电池/储能行业中的发展情况和应用前景。

石墨烯电池真的能拯救可穿戴续航吗?

  定义问题:“石墨烯电池”是否存在?

  此处,首先援引一篇关于石墨烯的文章,其中对于“石墨烯”电池的定义介绍如下:

  “事实上,国际锂电学术界和产业界并没有“石墨烯电池”这个提法。维基百科里也没有发现“graphene battery”或者“graphene Li-ion battery”这两个词条的解释。根据美国Graphene-info这个比较权威的石墨烯网站的介绍,“石墨烯电池”的定义是在电极材料中添加了石墨烯材料的电池。这个解释显然是误导。

  根据经典的电化学命名法,一般智能手机使用的锂离子电池应该命名为“钴酸锂-石墨电池”。之所以称为“锂离子电池”,是因为SONY在1991年将锂离子电池投放市场的时候,考虑到经典命名法太过复杂一般人记不住,并且充放电过程是通过锂离子的迁移来实现的,体系中并不含金属锂,因此就称为“Lithium ion battery”。最终“锂离子电池”这个名称被全世界广泛接受,这也体现了SONY在锂电领域的特殊贡献。

  目前,几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料,在负极性能相似的情况下,锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料,所以现在锂离子电池也有按照正极来称呼的习惯。比如,磷酸铁锂电池(BYD所谓的“铁电池”不在笔者讨论范畴)、钴酸锂电池锰酸锂电池、三元电池等,都是针对正极而言的。那么以后如果负极用硅材料会不会叫做硅电池?也许可能吧。但不管怎么样,谁起主要作用就用谁命名。”

  从此文可以看出,在电池中,以主要作用的成分(磷酸铁锂锂电池)、机理(液流电池等)来命名是一般通用的规则,那么对于“石墨烯电池”呢?

石墨烯电池真的能拯救可穿戴续航吗?

  所谓的“石墨烯电池”原理图,实际上并没有关于该电池反应机理的有效信息。

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