“石墨烯电池”:不曾存在,只是看起来很美
石墨烯在锂离子电池中的应用,主要可能的方向一是作为导电剂,二是作为负极电极嵌锂材料。其实在这两点上,石墨烯都是在和传统的导电炭黑/石墨竞争。因此,严格意义来说,我们讨论的并不是“石墨烯电池怎么样”,而是石墨烯用在锂离子电池中有没有前途这样的一个问题。
a、成本问题。传统导电炭黑和石墨都是论吨卖的(一吨几万元),论克卖的石墨烯哪天能降到这个价?即使按照某些媒体报道的石墨烯降低到3元/克,换算成吨也要300万元/吨。要知道,现在锂电池用的各种材料,都是一吨几万十万左右的东西,而且天天承受着社会各界要求降价的压力,用石墨烯替代完全不现实。
如果还能再便宜点,也有企业声称自己的石墨烯可以逼近一般炭黑和石墨的价格,OK,其实此时使用的材料就是石墨微片(可能有几十层),根本不是单层或数层的石墨烯。此时厂商出现的问题就是虚假宣传炒作概念,有违诚信欺瞒国家政府以及广大纳税人。
说个题外话,目前过于严苛的降价压力,导致了锂离子电池行业内材料、电池厂商生存压力过大,因此有许多厂商降低产品质量来求利润空间以生存。这种不健康的行业发展状态值得全社会警觉。
b、工艺特性不兼容。就是石墨烯比表面积过大,会对现有锂离子电池的分散均浆等工序带来一大堆工艺问题。如果电池厂调工艺会累死,又没有性能指标突破性进步带来的足够的利润空间驱动,谁愿意上这个技术?石墨烯表面特性受化学状态影响巨大,批次稳定性,循环寿命等等都有很多问题,目前来看无法满足锂电池生产的一堆细致的要求。
关于石墨烯对于调浆实际工艺的影响,有OakRidgeNationalLaboratory与Vorbeck(有名的石墨烯业内厂商)的披露的研究成果,他们发现石墨烯对于浆料的工艺的性能有很消极的影响,如下图所示:
来自“FeasibilityDemonstrationofGraphene-BasedLithiumBatterieswithEnhancedChargeRateandEnergyStorageCapacityVorbeckMaterialsCorp”