石墨烯电池鸡肋之争
相对于石墨烯手机屏幕和粉体材料,石墨烯在锂电池领域才是有终极幻想的重量级应用,也是股市重度炒作的概念,但同时也是目前更具争议的话题。丁古巧认为,“这个行业要想做大,还是要做有高附加值的产品,石墨烯的重量级应用是锂离子电池和超级电容,因为电池采购商可以容忍较高的价格,市场容量也大。在这里才可以有大市场。”
不过,对于西班牙科尔瓦多大学宣称的成果,丁古巧态度谨慎,“那只是实验推算,真正要做到这一点有很大的难度。”
但他还是看好石墨烯在锂电池应用方面的前景“特斯拉的表态很重要,他们已经拿到了实物,能跑400-500公里,当然量产的结果不好说。但这是很重要的标志性事件。毕竟特斯拉是有世界性影响力的企业”。
在锂电池复合材料方面,丁古巧透露宁波墨西科技有限公司的投入很大,有一定进展,“他们是由中科院出来的一拨人创立的。但下游产品开发的门槛较高,我们也开始了电池方面的材料研发,已经有原材料给下游的企业使用了,效果还不错。”
记者采访了一家为比亚迪和其他电池制造商供应石墨烯材料公司的李姓负责人,他对记者称,目前石墨烯在锂电池的应用只有百分之零点几的添加剂,石墨烯要想成为主流材料是有一些可能,但目前没有一家企业能真正有产品推出来。即便如此,就有很多公司敢说自己在做石墨烯电池。他的公司有一些产品已经进入中试阶段,但他并不悲观,“估计今年开始石墨烯产品会进入走量阶段。”
为弄清楚动力电池新材料研究的热点,记者采访了汽车技术供应商巨头博世中国技术与研究中心的高级经理张敬君博士,他目前负责博世中国的新能源电池研究,他说:“目前动力电池的正极材料的热点聚焦于磷酸铁锂、三元材料、NCA(超级电池)。其中磷酸铁锂不导电,只有把石墨烯做成纳米材料包到磷酸铁锂上才可以导电,才能有很好的功率。同时想办法增加电池的导电率,充放电较快。但是这个方案有技术难点,石墨烯要包得很好,使用的材料要少,还要使电池有更大的容量。”
张敬君认为,目前主流的三元材料电池主要的努力方向是降低钴的含量,因为钴很贵。现在已经有很大的进展,起初,三元电池中锂、钴、镍三者之比为1:1:1,后来这个比例是5:2:3,到现在做得最好的能达到8:1:1。锂电池负极材料的研究热点是硅材料如何替代石墨,这样可以获得很高的容量,理论上可以达到现在电池容量的10倍左右,但目前实际上只有2倍左右,而且大部分和硅与石墨在一起混用。
在张敬君看来,目前石墨烯对动力电池的贡献不足,只能用作导电添加剂,原来导电添加剂需要电池总重量的2%左右,现在只需要0.5%的石墨就可以了,而且充电速率也更快。但用量实在太少。
“不管三元材料还是磷酸铁锂把石墨烯包上去都不好操作。石墨烯在其他地方可能会有突破,但是在锂电池上的应用,我觉得前途不大,因为石墨烯是不能储锂电子,或说储存得很少。”
对于特斯拉或西班牙高校的研究成果的传闻,张敬君认为石墨烯在超级电容器上应用是可以的,但容量密度没有宣称的那么大,可以使得电池的功率很大。不要锂离子进入材料内部,只要吸附在材料表面就可以,所以石墨烯在电容器上应用是可以的,充放点的速率较高。