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第七,有所谓的“石墨烯电池”吗!?
答:所谓石墨烯电池并非整个电池都用石墨烯材料制作,而是在电池的电极使用石墨烯材料,所以称为“石墨烯电池”并不恰当。石墨是目前锂离子电池中最常用的负极材料,充电时,Li 嵌入到石墨层间形成插层化合物,Li 完全嵌入时,每个石墨层都嵌入一层 Li,对应化合物 LiC6,理论比容量为 372 mAh╱g。当每片单层石墨都以杂乱无章的方式排列,则在单层石墨的两侧表面都可以结合 Li,理论比容量提高了一倍,即 744 mAh╱g。由于石墨烯的缺陷位、片层边缘及石墨烯堆积形成的微孔结构都可以储存 Li。因此,在理论上石墨烯电极可能有超过石墨两倍的比容量。
如果将石墨烯和 SnO2,Mn3O4,CuO 等电导率比较低的正极、负极纳米材料进行复合,如 Li4Ti5O12、TiO2、LiFePO4 等,就能提高锂离子电池的循环性能。中科院金属研究所在 PNAS 发表论文,将正极材料 LiFePO4 和负极材料 Li4Ti5O12 分别与石墨烯复合,制备了 LiFePO4-石墨烯╱Li4Ti5O12-石墨烯为电极的具有高充放电速率的柔性锂离子电池,石墨烯做为锂离子及电子的通路,同时发挥导电添加剂和集流体的作用。
第八,石墨烯用在锂电池中导电添加剂及隔膜有何实质帮助!?
答:1)导电添加剂:如果将石墨烯和炭黑混合后做为导电添加剂加入锂电池,可以有效降低电池内阻,提升电池倍率充放电性能和循环寿命,而且电池的弯折对充放电性能没有影响。
2)隔膜:大部分商业化的锂电池隔膜都是利用 PE,PP,其他聚烯烃及它们的混合物或者共聚物,通过干法或湿法工艺制备得到。在锂电池中,隔膜吸收电解液后,可隔离正、负极,以防止短路,但同时还要允许锂离子的传导。而在过度充电或者温度升高时,隔膜还要有高温自闭性能,以阻隔电流传导防止爆炸。不仅如此,锂电池隔膜还要有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性、生物兼容性好、无毒等特点。我们正进行以氧化石墨烯通过静电纺织方式作成隔膜,在实际应用中,用作隔膜的高分子电阻率在 10E12 ~ 10E14 Ωcm量级值得一试。
第九,当 2017 年石墨烯再降到每公斤 80 美元时,就可以让电池市场快速导入应用的说法正确吗!?
答:错的很离谱。提出这点观点的业者是还停留在量产能力就等于应用技术成熟的迷思,我们的制备成本早就低于每公斤 80 美元,重点是符合应用技术的客制化石墨烯,这类公司只能生产一二类石墨烯怎幺做能源产业呀,难怪从 2009 年就投入锂电池开发一直没有甚幺成效。
第十,华为手机产品线副总裁李昌竹,在 2015 年移动智能终端峰会上透露,可能在明年下半年使用石墨烯电池技术可行吗!?
答:很难。如果说电池技术要发表,至少现在已经有样品做测试了。进一步观察一个手机厂是否会有创新性电池技术,就看他有没有投资电池厂,还是买现成的电池技术。我接触过的大厂普遍有个闭门造车的心态,就是买石墨烯回来自己试,但石墨烯的学问那幺深奥,岂是一间渠道公司能够掌握的。
这篇文章我们就先来谈谈“锂离子电池”,其它几类能源怎幺应用石墨烯,只要响应好我就继续再写下去。
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