石墨烯在鋰電領(lǐng)域的“一波三折” 鋰電行業(yè)的新技術(shù)和大事件

隨著鋰電技術(shù)突飛猛進，能量密度已經(jīng)接近當(dāng)前電池體系的極限，但距電動汽車的需求依然相去甚遠，革新電池材料體系已經(jīng)是行業(yè)內(nèi)的共識。

事實上，電池企業(yè)對新型電池的研究也已經(jīng)熱火朝天了，比如遨優(yōu)動力的富鋰錳基電池、集創(chuàng)云天的鎳錳酸鋰以及絕大部分電池企業(yè)都開始布局的固態(tài)電池等等。而筆者今天想談的是一個讓鋰電人士又愛又恨的新材料——石墨烯。

關(guān)于石墨烯在鋰電領(lǐng)域的過往，已經(jīng)被業(yè)內(nèi)媒體講爛了，筆者這里就不做過多的贅述，簡單來講，可以用“一波三折”來概括。起初驚采絕艷，無數(shù)人報以巨大的期望；隨后希望帶來失望，讓鋰電人不屑一顧；最后以石墨烯漿料的形式淪為導(dǎo)電劑，算是“泯然眾人矣”。

現(xiàn)在提起石墨烯，正常人的第一想法大概是“吹牛皮”或是“很遙遠”，但在筆者看來，其實不然。如果將石墨烯作為電池核心材料看，確實還比較遙遠，如果有人夸夸其談必然是吹牛皮；不過如果作為輔助材料，遠遠不是淪為導(dǎo)電劑的泯然眾人。

畢竟不管如何貶低石墨烯，都不能否認它本身是一款超級材料。從被發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在有十來年了，但真正進入產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域，不過一兩年。因此石墨烯作為主材，各方面技術(shù)都還遠遠不能滿足鋰電需求，但作為輔材其實意義重大。

被業(yè)內(nèi)人士熟知的其實還僅有石墨烯漿料，但事實上，石墨烯在鋰電其他領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)開始走向成熟了，比如最近有企業(yè)利用石墨烯制成動力電池膜，可以非常有效的提升低溫性能，也有企業(yè)將石墨烯用在結(jié)構(gòu)件上。

不難想象，不久的將來可以在動力電池上看到更多石墨烯的影子。盡管距成為主材還相去甚遠，但在鋰電技術(shù)競爭升級的背景下，石墨烯帶來的性能提升相當(dāng)彌足珍貴。因此，筆者其實非常期待石墨烯在鋰電領(lǐng)域的第二春，而這一天或許不太遠。

下面就來看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件吧。

1

新一代動力電池用石墨烯加熱膜面世

鴻納科技結(jié)合多年石墨烯應(yīng)用經(jīng)驗，成功開發(fā)了一種動力電池用石墨烯加熱膜。此種加熱膜利用石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，可實現(xiàn)對動力電池快速均勻加熱，且具有良好的柔韌性和耐溫性。

鴻納東莞研發(fā)的石墨烯加熱膜與炭黑加熱膜、PTC加熱板、PI加熱膜相比，具有更低面功率，更快升溫速度，更加均勻的溫度分布。相比現(xiàn)有產(chǎn)品，石墨烯加熱膜綜合性能優(yōu)異，可滿足動力電池的應(yīng)用要求。

點評：自去年國軒、比亞迪采用石墨烯漿料以后，不少業(yè)內(nèi)人士就已經(jīng)認識到，石墨烯對于鋰電來說盡管直接用于負極不太現(xiàn)實，但作為輔助材料依然很有前途。作為導(dǎo)電劑的石墨烯漿料已經(jīng)得到了電池企業(yè)的廣泛認可，但事實上，石墨烯是一種非常神奇的材料，筆者也很期待它在鋰電領(lǐng)域更多的應(yīng)用。

2

日本研究出新負極材料：可提升電池容量與壽命

日本物質(zhì)材料研究機構(gòu)(NIMS)日前公布，他們的一個研究小組成功合成了氧化錳納米片和石墨烯交替重疊的材料，而這種新型負極材料可提高電池容量兩倍以上。

據(jù)悉，該復(fù)合材料作為鋰及鈉離子充電電池的負極材料，可將電池充放電容量提高兩倍以上，且能延長重復(fù)使用壽命，或?qū)⒖梢越鉀Q現(xiàn)如今電池容量和壽命不可兼得的問題。

研究小組在溶液中分散氧化錳納米片并與石墨烯混合，合成了交互多層的層壓復(fù)合材料，而此次通過把兩種物質(zhì)從分子水平復(fù)合得到的復(fù)合材料，得到了單獨材料難以實現(xiàn)的高特性。據(jù)悉，這種復(fù)合材料除用于充電電池之外，還可大幅提高超級電容器、電極催化劑等能量儲存及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效能。

點評：氧化錳納米片和石墨烯交替重疊的負極材料，僅僅聽名字就很復(fù)雜，而復(fù)雜的材料往往難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。盡管距產(chǎn)業(yè)化還比較遙遠，但這樣的研究又是鋰電發(fā)展進程中必不可少的環(huán)節(jié)。而以石墨烯為突破口，其實在科研界已經(jīng)非常普遍了，雖然石墨烯一直給人不太靠譜的影響，但坦白說，筆者至今都對石墨烯抱有希望。

3

哥倫比亞大學(xué)研發(fā)新型仿生柔性鋰離子電池

哥倫比亞大學(xué)Guoyu Qian等人受到生物脊骨結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，研發(fā)了一款柔性鋰離子電池，在保證良好的柔性的同時，還保持了高體積能量密度的優(yōu)勢。

柔性的電池的基本結(jié)構(gòu)可以分為一個主干，以及與主干相連的分支組成，這些分枝會圍繞著主干進行卷繞，最終形成類似動物脊椎骨的結(jié)構(gòu)，由主干與外電路連接。這樣的結(jié)構(gòu)不僅保證了電池具有良好的柔性，還極大的提高柔性電池的能量密度，在采用LiCoO2/石墨作為活性物質(zhì)時，該結(jié)構(gòu)的電池體積比能量可達242Wh/L。

在電化學(xué)性能測試中，無論是彎曲（彎曲半徑20mm，10000次）還是扭轉(zhuǎn)（扭轉(zhuǎn)90度1000次）的情況下該結(jié)構(gòu)的電池的循環(huán)性能都沒有受到影響，在0.2C倍率下循環(huán)100次，容量保持率可達94.3%，庫倫效率達到99.9%。

點評：講真，盡管藍牙耳機等可穿戴設(shè)備已經(jīng)比較常見，但以柔性電池為核心的“智能衣物”還比較遙遠。有一位朋友在聊天時告知，當(dāng)前的智能大衣，成本控制不說，可靠性也非常低，尤其是折疊和清洗對電池的損害非常大，也因此，這位朋友正在嘗試將電池轉(zhuǎn)移到皮帶上，目前的樣品重達7斤，暫時還無法應(yīng)用。所以，作為消費者不要期待太多，還是老老實實買傳統(tǒng)衣服吧。