其實所謂石墨烯電池，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(chǎn)品報道。

 

 
       石墨烯電池現(xiàn)在算個偽命題，但懂得用石墨烯可以截長補短。

 

       直到現(xiàn)階段石墨烯還是個“配料”的角色，這個“配料”要是運用得當，可是有打通任督二脈的功效。

 

       在分析石墨烯電池的相關問題前，我們先來探討以下兩個問題：

 

·       第一，如果石墨烯成本降低到接近導電炭黑，但用量及功效卻更好，你會不會采用？

 

·       第二，如果在導電劑、硅碳負極、高鎳正極及隔膜都可以用石墨烯來達到更高性價比，這算不算是所謂的石墨烯電池？

 

      換句話說，我們現(xiàn)在可以說是石墨烯「基」電池，畢竟摻入的量很少就可以有效。但換個角度，一旦鋰電池各個部件上都被石墨烯取代時，我們該怎么稱呼那時候的鋰電池呢？要提醒大家的是石墨烯是不可能完全取代鋰離子的角色，因為鋰離子電池還是會通過「鋰離子」來吸附/脫附。

 

      從微觀上講石墨烯是最好的材料，但在巨觀上無法做技術突破，問題絕對不在石墨烯，而是在于不懂怎么用石墨烯！

 

      石墨烯又該怎么替鋰離子電池打通任督二脈呢？

 

      撇開石墨烯鋰電池及石墨烯「基」鋰電池名詞上的爭議不談，在前面提到的隔膜項目，我們比較了石墨烯及氧化石墨烯，在相同滲濾閾值之機械性能以氧化石墨烯表現(xiàn)比較好，原因在機械性及導熱性強調(diào)「界面」，越強的鍵結力對這兩類性能有利，選擇共價鍵是最佳選擇。

 

      反觀，導電劑卻要求高電導率及金屬雜質(zhì)少于10ppm，因為金屬離子（Fe、Co、Ni、Cr等）對電池的危害很大，所以很多石墨烯業(yè)者因為制備容器會釋出鐵離子就不達標。而硅碳負極重點在石墨烯包覆納米硅，納米硅要求純度98%、1微米以內(nèi)。這幾個項目都是使用不同石墨烯并通過不同官能化才能做出不錯的成果，你光想把石墨烯當作一種材料或萬靈丹，打從一開始你就錯了！

 

      其實，更重要的是「成本」因素。幾年前有團隊經(jīng)實驗得知，氧化石墨烯還原后每克成本要40元，這個才是無法取代現(xiàn)有產(chǎn)品的最大制約，各位想想看，你會因為是石墨烯就愿意多花幾塊錢去購買嗎？

 

      石墨烯材料怎么滿足鋰電池在能量密度、充電時間及循環(huán)次數(shù)的要求

 

      一般來說，石墨烯的壓實密度及振實密度偏低，使得在能量密度上不被看好。但石墨烯擁有良好的電導、熱導性，能讓鋰離子在石墨烯表面與電極間快速穿梭運動，讓功率密度變成強項，這也是石墨烯電池大多被提到能夠做到「快充」的根據(jù)。

 

      另外，石墨烯還有些像傳統(tǒng)碳材在首次循環(huán)的庫倫效率偏低、充放電平臺過高、電位滯后嚴重以及循環(huán)穩(wěn)定性較差等缺點，而這些問題其實都是高比表面無序碳材料的基本電化學特征。

 

      但這樣就真的不能做好石墨烯鋰電池嗎？

 

      其實不然，在負極材料上我們選擇硅碳負極來改性，就是看到硅基負極主要有三個缺點：電子電導率及鋰離子擴散系數(shù)低大大降低了倍率性能、形成不穩(wěn)定的 SEI 膜及硅在充放電過程之體積變化超過300%。而石墨烯穩(wěn)定的骨架結構緩沖了硅晶格的膨脹，減少了鋰離子脫插過程對材料晶格的破壞，從而延長材料的循環(huán)壽命；

 

      另一方面，網(wǎng)狀結構的石墨烯在復合材料中起到導電網(wǎng)絡的作用，極大的提供高了鋰離子在材料的遷移速率，從而提高了材料的倍率性能。另外，還有一種做法是利用石墨烯微片包覆瀝青的碳，這種結構設計不太會出現(xiàn)鋰枝晶結構，可有效延長電池壽命，并可達到快速充電的功能。

 

      既然碳納米材料單獨作為負極材料存在不可逆容量高、電壓滯后等缺點，與其它負極材料復合使用是目前比較實際的選擇方案。所以，把石墨烯當作「增益」材料，而不是一昧用本征石墨烯的角度來看鋰電池的技術突破，或許才能打開鋰電池技術一條新的道路。