石墨烯電池技制作工藝技術(shù)比鋰離子電池更成熟嗎

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-08-26 16:56  瀏覽量：次

　　石墨烯電池技制作工藝技術(shù)比鋰離子電池更成熟嗎？近幾年來(lái)，石墨烯這種獲過(guò)諾獎(jiǎng)的材料一直廣受社會(huì)關(guān)注，在相關(guān)媒體上也充滿(mǎn)了各種“石墨烯電池”等方面的新聞。對(duì)于市場(chǎng)上的每一件商品，從研發(fā)到上市都要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的一段過(guò)程的，比如說(shuō)安全性、穩(wěn)定性、實(shí)用性、性?xún)r(jià)比，只有具備了這些性能，才能夠成為滿(mǎn)足消費(fèi)者需要的商品。人們不禁疑問(wèn)：石墨烯電池技制作工藝術(shù)比鋰離子電池更成熟嗎？能不能依靠它來(lái)解決目前材料、電池等方面遇到的一系列技術(shù)瓶頸，幫助電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能等行業(yè)實(shí)現(xiàn)飛躍？

　　石墨烯電池技制作工藝技術(shù)

　　1、氣象沉積法主要是含碳?xì)怏w(甲烷、依稀)，在一定的溫度和壓力條件下，碳原子在生長(zhǎng)基上附著，形成單層碳結(jié)構(gòu)物質(zhì)并逐漸生長(zhǎng)。

　　優(yōu)點(diǎn)：所得石墨烯結(jié)構(gòu)好，尺寸不受原料的限制。缺點(diǎn)：制備過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。

　　2、氧化還原法是利用氧化劑將石墨逐層氧化，利用超聲等方式將已氧化的層剝離。之后，利用還原劑將氧化石墨層還原，即得到石墨烯。

　　優(yōu)點(diǎn)：成本低廉，生產(chǎn)效率較高。缺點(diǎn)：制得石墨烯的尺寸由原料決定，所用氧化劑和還原劑有污染環(huán)境的可能。

　　3、插層法是將插層物質(zhì)填充到石墨的層間隙中，比以此克服層間范德華力，使得各層分散開(kāi)，從而得到石墨烯。該方法仍處于研發(fā)階段。

　　石墨烯電池目前不能替代鋰電池

　　所謂石墨烯電池，其實(shí)并非全新的技術(shù)，近幾年一直處于研發(fā)階段。應(yīng)該說(shuō)其材料和工藝尚未完全成熟，我們看到的很多報(bào)道僅僅是科研報(bào)道，而非產(chǎn)品報(bào)道。有報(bào)道說(shuō)某些手機(jī)使用了石墨烯電池，其實(shí)屬于誤傳。

　　在現(xiàn)階段，這一技術(shù)主要有成本和產(chǎn)能兩大問(wèn)題。理想的石墨烯電池性能極為強(qiáng)悍，充電極快，壽命極長(zhǎng)，但是成本也極高。目前多數(shù)研究都在解決成本問(wèn)題，將石墨烯與其他材料結(jié)合制造電池。實(shí)際上成為石墨烯基電池更為合適，而這些類(lèi)型的電池中相當(dāng)一部分本質(zhì)上仍為我們熟悉的鋰電池，并沒(méi)有完全的革新。

　　雖然理論上講，石墨烯可以作為導(dǎo)電劑，提高充放電的速度，但是如果分散功率不到位，性能不但不能提高，反而還會(huì)下降。再加上生產(chǎn)工藝復(fù)雜，導(dǎo)致成本較高。與傳統(tǒng)的鋰電池相比不適合大規(guī)模的投入市場(chǎng)。

　　首先石墨烯電池的造價(jià)極為高昂，作為原材料的高導(dǎo)電石墨烯目前1克售價(jià)高達(dá)600元，被稱(chēng)作“黑金子”的石墨烯電池多應(yīng)用在航空航天以及移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域，親民的電動(dòng)車(chē)只能對(duì)其望而興嘆。

　　其次，石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟，目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段的它無(wú)法達(dá)到量產(chǎn)的地步，石墨烯電池投入電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)在中短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。

　　另外相比于石墨烯電池，作為電池發(fā)展結(jié)晶的鋰電池依舊有著諸多的優(yōu)勢(shì)，不論是市場(chǎng)還是技術(shù)都更為完善，石墨烯電池更可能以一種全新的技術(shù)融入鋰電池中，推動(dòng)電池革命的進(jìn)程。

　　石墨烯電池前景廣闊

　　鑒于石墨烯超優(yōu)異的性能及巨大的應(yīng)用前景，各國(guó)政府和企業(yè)都投入大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行關(guān)于石墨烯的研究?；蛟S是為了不斷吸引關(guān)注和投資，經(jīng)常有企業(yè)宣稱(chēng)自己做出了非常厲害的石墨烯產(chǎn)品，在筆者看來(lái)都不過(guò)是現(xiàn)實(shí)的喧囂。

　　但也正是在這喧囂與巨額投入下，石墨烯的研究也確實(shí)取得了很多不錯(cuò)的成果，石墨烯的價(jià)格已經(jīng)在慢慢降低，較大尺寸、較高質(zhì)量的石墨烯也逐漸研制成功，下游產(chǎn)業(yè)鏈也逐漸在嘗試使用石墨烯。

　　從技術(shù)成熟度及需求急迫性而言，其應(yīng)用于鋰離子電池提高電池充放電效率、電池容量及電池穩(wěn)定性顯然對(duì)汽車(chē)特別是電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展具有決定性作用。電動(dòng)汽車(chē)要成為主流汽車(chē)，石墨烯至關(guān)重要。如果將無(wú)人駕駛以及太陽(yáng)能汽車(chē)也考慮在內(nèi)，石墨烯無(wú)疑會(huì)在汽車(chē)領(lǐng)域擁有更廣闊的應(yīng)用空間。

　　如果說(shuō)石墨烯某一天想要超越鋰電池，那么他必須在實(shí)驗(yàn)室處表現(xiàn)出比鋁電池更大的優(yōu)勢(shì)。但是就目前來(lái)看，石墨烯的電池依然很不成熟并沒(méi)有表現(xiàn)出相對(duì)于鋰電池的重大優(yōu)勢(shì)，所以鋰電池要被取代的時(shí)代，可能不會(huì)那么早到來(lái)。

　　不過(guò)相信隨著研究的不斷深入，在將來(lái)的某一天，石墨烯的奇點(diǎn)必會(huì)到來(lái)，那時(shí)眾多行業(yè)將會(huì)發(fā)生翻天覆地的變革甚至?xí)活嵏病?/span>