“石墨烯電池”疑炒作 真相究竟如何

　　介孔石墨烯是石墨烯廣義家族中的一種新結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的三維微觀導(dǎo)電性能，經(jīng)氮摻雜后具有優(yōu)異的電化學(xué)儲能特性。

　　石墨烯電池疑炒作

　　記者在采訪復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授盧紅斌、哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系教授袁國輝等人時發(fā)現(xiàn)，他們都不同意一些商家和媒體將石墨烯材料應(yīng)用在電池中就將其稱為“石墨烯電池”。

　　“在電極材料中添加石墨烯后就將電池稱為‘石墨烯電池’顯然不妥，類似于之前在商業(yè)上將納米顆粒添加到塑料中后制成的洗衣機稱為‘納米洗衣機’，顯然帶有炒作意味?！北R紅斌說。

　　傳統(tǒng)電池的命名一般是遵循“正極—負極活性材料”的規(guī)則。袁國輝指出：“鋰離子電池充放電時，成流反應(yīng)是鋰離子在正、負極材料中的嵌入和脫出的貢獻。電極中添加石墨烯材料時，石墨烯的主要作用是提高電極的導(dǎo)電性，盡管可以提高電池的性能，卻不是鋰離子電池正負極的活性材料。”

　　因此，他們認為，應(yīng)該稱之為“鋰離子電池”，或最多稱之為“石墨烯改性的鋰離子電池”。

　　“‘石墨烯電池’應(yīng)該是通過添加石墨烯能夠顯著改善鋰電池的充電速度、循環(huán)穩(wěn)定性、使用壽命、甚至能量密度的高性能電池，最好有明確的技術(shù)參數(shù)作為參考。如果僅通過采用石墨烯名稱來提升產(chǎn)品的知名度或關(guān)注度，以此提高銷量，可能會產(chǎn)生誤導(dǎo)?！北R紅斌指出。

　　雖然“石墨烯電池”這一稱呼頗有些“自擺烏龍”，但是業(yè)內(nèi)專家卻看好石墨烯材料在電池上的應(yīng)用，尤其是在電極上發(fā)揮所長。

　　目前，業(yè)內(nèi)采用的富鋰正極材料通常導(dǎo)電性不佳，對電極而言極為不利。為提高正極電導(dǎo)率，通常會在正極顆粒表面沉積導(dǎo)電層，如包碳處理，并通過添加導(dǎo)電添加劑來改善正極電導(dǎo)率。電極導(dǎo)電性對于電池的充電速度、循環(huán)穩(wěn)定性和使用壽命都有著決定性的影響，不佳的導(dǎo)電性還會增大電池發(fā)熱量，加速電池性能惡化。

　　因此，有相當多的工作致力于通過在正極材料中添加石墨烯來提高電極中的電荷傳輸效率和傳熱效率。石墨烯是一種具有單個碳原子厚度的二維碳膜，其中碳原子之間存在共軛結(jié)構(gòu)，電荷在其中可以快速遷移。也正因如此，石墨烯也為發(fā)展其他新型電極材料提供了可能。

　　短期商用現(xiàn)實嗎

　　涉及到石墨烯與電池被“聯(lián)姻”并商用，大家最關(guān)注的是技術(shù)、成本等問題是否已經(jīng)解決。

　　在2015北京測試服務(wù)業(yè)發(fā)展高峰論壇間隙，一位從事新材料檢驗檢測的人士告訴《中國科學(xué)報》記者，目前國際、國內(nèi)都沒有具體關(guān)于“石墨烯電池”的參數(shù)標準，而且他所了解到的信息是前期研發(fā)成本投入巨大，僅用在手機電池等產(chǎn)品上的“性價比”待評估。

　　盧紅斌也提到了“性價比”的問題。他認為，石墨烯改進的電池包括鋰離子電池短期內(nèi)商業(yè)化應(yīng)用的可能性還是很大，關(guān)鍵在于提高性價比?，F(xiàn)有的電池技術(shù)亟待解決充電速度、續(xù)航里程、穩(wěn)定性和循環(huán)壽命等問題，石墨烯的獨特性能可望提供新的解決方案和路徑。

　　袁國輝則質(zhì)疑，石墨烯技術(shù)應(yīng)用在消費類電子產(chǎn)品用鋰離子電池上“意義不大”，因為它在提升小型消費類電子產(chǎn)品電池性能和容量上效果有限，而且快充模式本身會影響電池壽命。相反，他更看好石墨烯材料和技術(shù)在動力型鋰離子電池上的應(yīng)用，比如新能源車，能夠帶來顯著的變化。

　　記者了解到，石墨烯技術(shù)在電池上進行商用還有兩大關(guān)鍵技術(shù)突破點：一是優(yōu)化石墨烯結(jié)構(gòu)以及石墨烯使用方法，使得現(xiàn)有鋰電池的性能獲得一定程度的改善；二是尋找新的活性材料，或者基于新的原理實現(xiàn)儲能設(shè)備性能的倍增。

　　石墨烯技術(shù)在電池上的大規(guī)模商用還需要一個推廣過程。一些電池制造企業(yè)還需要對石墨烯技術(shù)進行驗證，一旦接受后對現(xiàn)有產(chǎn)品線的改造也需要時間。但是，袁國輝指出：“2016年應(yīng)該是石墨烯技術(shù)應(yīng)用在電池上的推廣元年。”

　　此外，此前有傳聞稱西班牙科爾瓦多大學(xué)與某公司合作研究的石墨烯電池可望實現(xiàn)8分鐘充電，行駛1000公里。聽到此消息后，石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在隨后參加歐洲舉辦的石墨烯國際大會時也專門前往該機構(gòu)進行了核實，但發(fā)現(xiàn)此信息主要是基于實驗室結(jié)果推算得出，該項技術(shù)是否具備宣稱的性能現(xiàn)在尚未得到實踐證實。

　　“僅根據(jù)實驗室中的某些結(jié)果進而推算使用效果反映了人們心中的迫切希望，但還須驗證安全性、利用穩(wěn)定性、循環(huán)壽命等一系列問題?！北R紅斌強調(diào)，“但石墨烯的快速規(guī)?；厝粫涌彀ㄤ囯x子電池在內(nèi)的儲能設(shè)備技術(shù)發(fā)展的步伐?！?/FONT>