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，從研發到上市都要經過漫長的一段過程的，比如說安全性、穩定性、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、儲能等行業實現飛躍？

　　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。與傳統的鋰電池相比不適合大規模的投入市場。

　　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。

　　另外相比于石墨烯電池，作為電池發展結晶的鋰電池依舊有著諸多的優勢，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

　　鑒于石墨烯超優異的性能及巨大的應用前景，各國政府和企業都投入大量人力、物力、財力進行關于石墨烯的研究。或許是為了不斷吸引關注和投資，經常有企業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、電池容量及電池穩定性顯然對汽車特別是電動汽車的發展具有決定性作用。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出比鋁電池更大的優勢。但是就目前來看，石墨烯的電池依然很不成熟并沒有表現出相對于鋰電池的重大優勢，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，那時眾多行業將會發生翻天覆地的變革甚至會被顛覆。