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“烯王”遭质疑 石墨烯工业化使用为什么如此困难?
[发布时间]:2016年8月16日 [来源]:新浪科技 [点击率]:3552
【导读】: 今年7月,正如高温的天气,中国资本市场石墨烯板块也被一股突如其来的热浪侵袭。这始于上市公司东旭光电推出的石墨烯基锂电池。一起来看~ 7月9日,东旭光电公司宣称,推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品...

电子显微镜观测下的石墨烯单层碳原子结构

  3、东旭光电公布的“烯王”参数真实性有待检测
  石墨烯电池又被称之为超级电池,按照一些科学家们的设想,其应该是利用石墨烯材料打造的全新形态的电池。但是因为技术实现的困难,目前国际上并没有取得太大的进展。这些年中国也并没有从全新体系下研发石墨烯电池,目前主流的设想是利用石墨烯改造现有的锂电子电池,东旭光电推出的“烯王”也是这种思路下的产物。
  正如专家所分析的,为了避免外界的非议和质疑,东旭光电自身的确没有将“烯王”直接称之为石墨烯电池,市场上盛传的概念主要是来自资本市场及外界的炒作。
  尽管东旭光电方面也公布了“烯王”的一些参数。但是有业界人士表示,参数的真实性还有待检测。中国科学院物理研究所固态离子学课题组组长黄学杰教授说,电池电性能主要有:比能量、能量密度、充放电倍率、循环寿命、日历寿命、安全性、自放电率、工作温度范围等,可以根据不同的应用需求进行设计。而东旭光电在发布会上只提到了充放电倍率、寿命、工作温度范围等三个参数,这种单独提出几个参数的讨论方法一般适用于科研论文,如果作为产品,就必须就电池性能的所有参数展开讨论。
  “由于他们公布的参数不全,电池的能量密度究竟是多少,还无法判断,电池的性能究竟怎么样目前也不好做出评价。”刘冠伟表示。
  在一些研究石墨烯的行业人士看来,“烯王”这样的石墨烯基锂电池实际上就类似于一个充电宝,或许能提高充放电速度,但对于电池的容量并没有什么改观。并没有取得革命性的突破。

  4、严谨的研究机构发表论文时不敢轻言“石墨烯电池”
  中国科学院物理研究所固态离子学课题组组长黄学杰教授认为,目前在正极里添加少量石墨烯可以增加正极的电子电导而改善电池的放电倍率特性,但一般添加量不到百分之一,不能说加了一点石墨烯的锂离子电池就变成了石墨烯电池。
  更何况目前的石墨烯电池只是被添加了一些被称之为多层石墨烯的石墨片层成分而已。从理论上而言,单层石墨烯导电性最好,用于电池充电时间短,而层数越多导电性越差,用于电池充电时间越长。目前几乎没有企业敢声称自己是使用单层石墨烯造出了电池,更多的使用的只是石墨烯的混合物,确切地说是含有少量石墨烯成分的细小的多层石墨微片。
  就是一些严谨的研究机构在发表权威论文时也不敢轻易用石墨烯电池的说法。2015年12月中旬,中科院上海硅酸盐所的研究团队在《科学》上发文指出,其研制出一种高性能超级电容器电极材料,一些媒体盛赞:“该材料具有极佳的电化学储能特性,可用作电动车的‘超强电池’,这种电池的最大亮点就是充电7分钟,行驶35公里。”而后石墨烯电池概念被爆炒。但上海硅酸盐所的官方网站给出的消息是:“中国科学院上海硅酸盐研究所研究员黄富强带领的研究团队与北京大学、美国宾夕法尼亚大学的科研人员合作,合成了一种有序介孔(中孔之意)少层碳的新型材料。”并且《科学》杂志上的这篇论文也没有提到石墨烯,而是碳材料。
  据了解,黄富强在投稿过程中一直采用“介孔石墨烯”的名称,最后出版时改用少层碳。他们认为,外界将其超级电容器称作电池也不妥当。事实上,超级电容器确实并非电池,而是介于二次电池和传统电容器之间的一种电化学储能装置。但是现在人常常混淆电容器与电池的概念,把现在利用石墨烯或者石墨多层微片制造的电容器当成了电池,国内外制造的超级电容器当成了超级电池。
  
  5、炒作“石墨烯电池”概念其噱头意义远大于实用价值
  中国有数十家上市公司布局石墨烯动力电池领域,然而真正拿得出可以大规模量产装机产品的几乎没有。并且就是在世界范围内,目前能够规模化生产的石墨烯电池也没有。
  在刘冠伟看来,现在很多公司炒作这个概念其噱头意义远大于实用价值。他甚至表示,石墨烯材料本身具有的纳米材料的高比表面积等性质与现在的锂离子电池工业的技术体系也不兼容,因此应用的希望十分渺茫。

  即使有石墨烯超级电池出现,相信这几分钟的充电功率会大到目前没有任何电压设备、电缆线能够承受住如此电压
  据不完全统计,目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究,包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中,三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局,相关的专利也十分有限,他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。
  刘冠伟认为,在实验室做出一个快充的小电池很容易,但是要让它走出实验室,实现工业化生产,中间需要解决很多的问题。例如对于“充电8分钟,行驶1000公里”的描述。某不愿具名的国内新能源车企技术总监认为,即使有这样的电池出现,相信这几分钟的充电功率会大到目前没有任何电压设备、电缆线能够承受住如此电压。
  因此,目前石墨烯在电池上的应用,主要是和硅结合在电池负极里面代替原来的石墨,这样可以多吸带电荷,提升电池的导电率,减少充放电的电阻,性能提升效果也就仅限如此。事实上,在新能源电池领域,石墨烯电池所谓的颠覆性理论从未得到业内人士的认可。尽管石墨烯可以做导电剂,促进锂电池快速充放,理论上能提高倍率性能,但若分散工艺不到位,混料不均,仍难以发挥效用。
  根据目前的发展态势,刘冠伟认为在新型柔性电池、器件、显示、催化剂方面,石墨烯可能是有前景的。但是在蓄电池方面,他并不看好。

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