石墨烯電池技制作工藝技術比鋰離子電池更成熟嗎

來源：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比鋰離子電池更成熟嗎？近幾年來，石墨烯這種獲過諾獎的材料一直廣受社會關注，在相關媒體上也充滿了各種“石墨烯電池”等方面的新聞。對于市場上的每一件商品，從研發(fā)到上市都要經過漫長的一段過程的，比如說安全性、穩(wěn)定性、實用性、性價比，只有具備了這些性能，才能夠成為滿足消費者需要的商品。人們不禁疑問：石墨烯電池技制作工藝術比鋰離子電池更成熟嗎？能不能依靠它來解決目前材料、電池等方面遇到的一系列技術瓶頸，幫助電動汽車、儲能等行業(yè)實現(xiàn)飛躍？

　　石墨烯電池技制作工藝技術

　　1、氣象沉積法主要是含碳氣體(甲烷、依稀)，在一定的溫度和壓力條件下，碳原子在生長基上附著，形成單層碳結構物質并逐漸生長。

　　優(yōu)點：所得石墨烯結構好，尺寸不受原料的限制。缺點：制備過程復雜，生產效率低。

　　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：成本低廉，生產效率較高。缺點：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，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，其實并非全新的技術，近幾年一直處于研發(fā)階段。應該說其材料和工藝尚未完全成熟，我們看到的很多報道僅僅是科研報道，而非產品報道。有報道說某些手機使用了石墨烯電池，其實屬于誤傳。

　　在現(xiàn)階段，這一技術主要有成本和產能兩大問題。理想的石墨烯電池性能極為強悍，充電極快，壽命極長，但是成本也極高。目前多數研究都在解決成本問題，將石墨烯與其他材料結合制造電池。實際上成為石墨烯基電池更為合適，而這些類型的電池中相當一部分本質上仍為我們熟悉的鋰電池，并沒有完全的革新。

　　雖然理論上講，石墨烯可以作為導電劑，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，反而還會下降。再加上生產工藝復雜，導致成本較高。與傳統(tǒng)的鋰電池相比不適合大規(guī)模的投入市場。

　　首先石墨烯電池的造價極為高昂，作為原材料的高導電石墨烯目前1克售價高達600元，被稱作“黑金子”的石墨烯電池多應用在航空航天以及移動設備等領域，親民的電動車只能對其望而興嘆。

　　其次，石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟，目前僅處于實驗室階段的它無法達到量產的地步，石墨烯電池投入電動車市場在中短期內很難實現(xiàn)。

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

　　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用前景，各國政府和企業(yè)都投入大量人力、物力、財力進行關于石墨烯的研究?；蛟S是為了不斷吸引關注和投資，經常有企業(yè)宣稱自己做出了非常厲害的石墨烯產品，在筆者看來都不過是現(xiàn)實的喧囂。

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

　　從技術成熟度及需求急迫性而言，其應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)定性顯然對汽車特別是電動汽車的發(fā)展具有決定性作用。電動汽車要成為主流汽車，石墨烯至關重要。如果將無人駕駛以及太陽能汽車也考慮在內，石墨烯無疑會在汽車領域擁有更廣闊的應用空間。

　　如果說石墨烯某一天想要超越鋰電池，那么他必須在實驗室處表現(xiàn)出比鋁電池更大的優(yōu)勢。但是就目前來看，石墨烯的電池依然很不成熟并沒有表現(xiàn)出相對于鋰電池的重大優(yōu)勢，所以鋰電池要被取代的時代，可能不會那么早到來。

　　不過相信隨著研究的不斷深入，在將來的某一天，石墨烯的奇點必會到來，那時眾多行業(yè)將會發(fā)生翻天覆地的變革甚至會被顛覆。