在他看来,用了碳纳米管或石墨烯,加快电池放电速度不难实现,但是充电有问题,石墨本身性质限制了锂离子,添加了电子导体,并没有锂离子,不能明显改善碳负极的效果,但是能增加导热性能,有可能让热传导编号,降低电池充电温升有帮助,要改善充电还要对电池负极也做出改变,仅仅添加导电材料不行。
对于西班牙高校获得的高速充电的成果,董明则从电站符合承载的角度认为难以成为现实应用,他做了一道简单电站充放的推算,“如果按其宣称,充一次电跑1000公里,在车的轻量化做得不错的前提下,需要消耗150度电,也就是150千瓦小时,假如充电效率是100%,如果用六七分钟充满,就要大约1500千伏安的充电机组,如果在上海有很多辆车同时充电,上海的电网就瘫痪了。”
对于石墨烯对提升锂电池导电率,董明认为在原理层面有说不通的地方,“电池的导电速度是锂离子决定的,如果想快充电,需要把锂离子电导率和石墨电子电导率同时提高,如果添加石墨烯增加了电子电导率,但是没有增加锂离子的电导率,快充是不可能实现的。电子和锂离子的传导率要相平衡,如果电子跑得快,锂离子跑得慢就比较安全,要是反过来,就有安全隐患,会造成电极短路。所以说电池非常复杂,要相互匹配,不是说仅仅加一点石墨烯就能让电池性能大大提高。”
董明称:“石墨烯在电池里的用量不过总重量的2%,这个量不能让任何一家企业吃饱饭。我一直关注导电添加剂,经过我的调研,三五年内,它只能是个故事,我觉得碳管还是更有利一些,因为日本的碳纳米管在电池上的应用是每年百吨、千吨级别的,碳纳米管在国内也有几十吨级别的应用。另外成本相对较低,价格较低,很多企业是用得起的,也有一定效果,也不限于电池,在橡胶、陶瓷、合金等材料都有应用。”
记者最后采访了在韩国的Ruoff教授,对于产业化以及关于特斯拉等问题,这位石墨烯领军人物没有正面回答,不过他的表态值得玩味,他表示他看好石墨烯在油墨、石墨烯填充的聚合物、透明导电薄膜,类似塑料电子的导电基板,以及其他一些高强度的应用,并未提及石墨烯在锂电池方面的应用前景。他还表示,许多科学家都在石墨烯薄片,氧化石墨烯薄片,还原石墨烯薄片和其他化学改性石墨烯薄片在不同有机溶剂中的分散液制备方面取得了进展。
同时记者联系上了正跟随Ruoff教授做博士后研究的中国留学生张旭,据他介绍,在Ruoff教授的指导下,他们开始尝试合成出没有报道过的碳材料,完全新的碳结构,也就是说已经不是石墨烯了。“但Ruoff教授还是很关注石墨烯,我们的合成经常要从石墨烯出发。”
谁能赢
对于中国企业在电池新材料方面的研发能力,张敬君表示看好,“中国的企业和机构的电池材料的研究和海外相比较,不太落后,海外一旦有新东西做出来,国内的企业或机构会很快也做出来,可以做到技术跟随。”
他承认这方面的研究美国是最强的,国内企业没有太充裕的资本和精力去做研究,反而高校有很多钱做材料研究,但做的成果是为了发文章,要是院所高校由企业去牵引,那效果就大不一样了。
美国石墨烯研发力量之强,从记者所接触的几家较为突出的中国企业的科研带头人就可见端倪,大多数企业的领军人物都是美国海归,而且美国的石墨烯顶级科学家层出不穷,最近在网上遭到热炒的浙大最年轻“博导”陆盈盈也是在美国康奈尔大学从事石墨烯相关研究。