“石墨烯电池”技术.doc

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1、word格式传说中的“石墨烯电池”技术，难道是一场弥天大谎？近几年来，石墨烯这种获过诺奖的材料一直广受社会关注，在相关媒体上也充满了各种“石墨烯电池”等方面的新闻。广大群众此时可能会好奇：石墨烯这种材料到底有多少用处，能不能依靠它来解决目前材料、电池等方面遇到的一系列技术瓶颈，帮助电动汽车、储能等行业实现飞跃？首先上一下结论：“石墨烯电池”这个技术接近于不存在，石墨烯只有在理论上能够提高充放电速率，而对于容（能）量的提升基本没有任何帮助（期望“石墨烯电池”可以解决手机/电动汽车续航的人要失望了），其噱头意义远大于实用价值。而且石墨烯材料本身纳米材料的高比表面积等性质与现在的锂

2、离子电池工业的技术体系是不兼容的，应用的希望十分渺茫。....word格式在本文中，笔者将结合石墨烯的具体特性，来重点分析石墨烯相关技术，即所谓的“石墨烯电池”在锂电池/储能行业中的发展情况和应用前景。定义问题：“石墨烯电池”是否存在？此处，首先援引知乎用户@土豆泥同学的一篇关于石墨烯的文章，其中对于“石墨烯”电池的定义介绍如下：“事实上，国际锂电学术界和产业界并没有“石墨烯电池”这个提法。维基百科里也没有发现“graphenebattery”或者“grapheneLi-ionbattery”这两个词条的解释。根据美国Graphene-info这个比较权威的石墨烯网站的介绍，

3、“石墨烯电池”的定义是在电极材料中添加了石墨烯材料的电池。这个解释显然是误导。根据经典的电化学命名法，一般智能手机使用的锂离子电池应该命名为“钴酸锂-石墨电池”。之所以称为“锂离子电池”，是因为SONY在1991年将锂离子电池投放市场的时候，考虑到经典命名法太过复杂一般人记不住，并且充放电过程是通过锂离子的迁移来实现的，体系中并不含金属锂，因此就称为“Lithiumionbattery”。最终“锂离子电池”这个名称被全世界广泛接受，这也体现了SONY在锂电领域的特殊贡献。目前，几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料，在负极性能相似的情况下，锂离子电池的性能很大程度上取决

4、于正极材料，所以现在锂离子电池也有按照正极来称呼的习惯。比如，磷酸铁锂电池（BYD所谓的“铁电池”不在笔者讨论范畴）、钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元电池等，都是针对正极而言的。那么以后如果负极用硅材料会不会叫做硅电池？也许可能吧。但不管怎么样，谁起主要作用就用谁命名。”从此文可以看出，在电池中，以主要作用的成分（磷酸铁锂锂电池）、机理（液流电池等）来命名是一般通用的规则，那么对于“石墨烯电池”呢？....word格式所谓的“石墨烯电池”原理图，实际上并没有关于该电池反应机理的有效信息。如果查阅百度百科“石墨烯电池”，大家会发现该词条中并没有对于该电池的反应机理的细致说明，其中主

5、要的信息集中于石墨烯薄膜、石墨烯快充放电容器、以及2014年西班牙Graphenano的那条“电池成本下降77%，续航里程扩展至1000公里”的新闻。但是非常遗憾的是，这些新闻都仅限于一些皮毛的报道，连电池的结构和反应机理示意图都没有，也缺乏具体的能量密度、电压、循环寿命等具体的技术参数。而对于电池工业来说，没有这些信息，报道出来的新闻缺乏最基本的可信度，虚假夸大宣传的可能性极大。近一年过去了，业界的进展情况也可以作为此类新闻“不靠谱”的佐证。我们应该进行进一步分析，看看“石墨烯电池”这样一种技术，倒底在哪里存在问题，为什么存在问题。“石墨烯电池”：是电池还是电容？实际上，科

6、研界的人对于“石墨烯电池”的相关研究已经很多。但是如果细心分析，就会发现，其实其中很大部分做的是超级电容：在此时，可以通过控制石墨烯的氧化状态等特性，利用其做成电极材料，基于其很大的比表面积的特性来实现快速的电化学反应，即大家耳熟能详的“快速充放”。类似文献有很多，这里贴一篇供参考：All-graphene-battery:bridgingthegapbetweensupercapacitorsandlithiumionbatteries:ScientificReports:NaturePublishingGroup....word格式实际上，石墨烯相关的新闻里，快充放的占有

7、大多数，但是真正敢说石墨烯电池容/能量有明显提升的却很少。这主要是因为，石墨烯的本征特性（二维纳米材料，高比表面积）决定了其在超级电容中应用的希望比在锂离子电池中要大一些。而超级电容器一般来说，功率密度高于锂离子电池可以实现快充放无误，但是其能量密度(1-20Wh/kg)远低于一般锂离子电池（100-220Wh/kg），通俗的说就是如果你用超级电容做电动汽车，充电很快，但是一次充电跑不远，续航里程会非常糟糕。....word格式从上可见，即使是应用石墨烯相对靠谱一点的电容领域，在理论上其仍然存在能量密度