鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規(guī)模量產(chǎn)能不能實(shí)現(xiàn)

來源：存能電氣  日期：2019-12-02 16:03  瀏覽量：次

　　鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規(guī)模量產(chǎn)能不能實(shí)現(xiàn)？據(jù)了解，紡絲級(jí)單層氧化石墨烯十噸生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品單層率大于99％，能夠支撐多樣化的下游應(yīng)用。從行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)上看，石墨烯整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈具備良好的發(fā)展前景和持續(xù)的增長(zhǎng)潛力，未來隨技術(shù)進(jìn)步帶來的成本下降以及產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn)，石墨烯產(chǎn)品用量有望迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。

　　鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規(guī)模量產(chǎn)能不能實(shí)現(xiàn)？

　　石墨烯鋰電池是國(guó)家重點(diǎn)支持的戰(zhàn)略前沿和新興材料產(chǎn)業(yè)，一直以來，高品質(zhì)單層石墨烯粉體類原料無法量產(chǎn)，使得石墨烯諸多優(yōu)異性能無法充分發(fā)揮出來，導(dǎo)致其產(chǎn)業(yè)化之路困難重重。

　　作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”。低成本量產(chǎn)石墨烯是石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，近幾年來國(guó)家在各大科研院所投入巨大。

　　石墨烯只有低成本量產(chǎn)后，才能實(shí)現(xiàn)其在新型材料中的廣泛應(yīng)用，該生產(chǎn)線的投產(chǎn)將為我國(guó)石墨烯鋰電池的產(chǎn)業(yè)化作出貢獻(xiàn)，其一是繼續(xù)降低成本，使其每克下降到10元之內(nèi)，其二是在下游產(chǎn)業(yè)鏈條上迅速?gòu)V泛應(yīng)用。

　　石墨烯材料的特性

　　石墨烯是目前世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。

　　因?yàn)樗碾娮杪蕵O低，電子的移動(dòng)速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管，由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

　　石墨烯鋰電池另一個(gè)特性是能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應(yīng)，石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，石墨烯內(nèi)部的碳原子之間的連接很柔韌，當(dāng)施加外力于石墨烯時(shí)，碳原子面會(huì)彎曲變形，使得碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力，從而保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

　　這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使石墨烯具有優(yōu)秀的導(dǎo)熱性。另外，石墨烯中的電子在軌道中移動(dòng)時(shí)，不會(huì)因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強(qiáng)，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生擠撞，石墨烯內(nèi)部電子受到的干擾也非常小。

　　常規(guī)石墨烯鋰電池材料生產(chǎn)主要有三種方式，一種是對(duì)石墨進(jìn)行剝離，第二種是對(duì)天然氣、甲烷等進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，第三種是氧化石墨還原法，以上方法存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、環(huán)境污染嚴(yán)重以及產(chǎn)能受限等問題。

　　石墨烯被視為計(jì)算機(jī)芯片中“硅”的潛在替代品，這種像原子層一樣薄的材料具有高導(dǎo)電性、強(qiáng)張力、高韌性和高散熱性。研究人員表示，相比于硅，它可以為芯片帶來近1000倍的速度提高，并減少近50倍的能源消耗。

　　從每噸3300元到每噸100萬元，碳化硅生產(chǎn)企業(yè)的“下腳料”，經(jīng)過一系列科技轉(zhuǎn)化，變身為“黑金”新材料——石墨烯，實(shí)現(xiàn)了300倍的增值。石墨烯已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)十多年了，人們對(duì)它如何轉(zhuǎn)化為電子產(chǎn)品這件事依然充滿了興奮，但人們發(fā)現(xiàn)，要將石墨烯產(chǎn)品商業(yè)化和量產(chǎn)頗具挑戰(zhàn)性。