钜大LARGE | 点击量：2074次 | 2021年09月03日
石墨烯电池是石墨烯加上锂离子电池吗？
石墨烯+锂离子电池≠石墨烯电池
我们了解，锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液四大材料构成，目前紧要使用的负极材料为石墨。而石墨烯是从石墨中剥离出来、由碳原子组成的惟有一层原子厚度（0.35纳米）的二维晶体，各项性能优于石墨，具有极强导电性、超高强度、高韧性、较高导热性能等，被誉为新材料之王。人们希望其取代石墨充当电池负极，或者用于锂离子电池其他关键材料，以期将锂离子电池的能量密度和功率密度大幅提高。
目前，很多人将含有石墨烯材料的电池称为石墨烯电池。其实，称这些电池为石墨烯电池并不十分科学和严谨，并且这个概念也不符合行业命名原则，非行业共识。天津大学化工学院教授杨全红在接受科技日报记者采访时指出，石墨烯因其神奇的物理化学性质，已经在锂离子电池中展示出巨大的使用潜力。但是，作为一种碳纳米材料，石墨烯之于锂离子电池并未超出目前常用碳材料的用途领域。虽然目前科技论文、公司产品等有关石墨烯提升锂离子电池性能的消息屡见不鲜，但其核心储能机理并未因石墨烯的加入而改变，因此将添加了石墨烯的锂离子电池称为石墨烯电池并不恰当。
此外，从专业的角度，电池即便以关键材料命名，也一般遵循正极负极活性材料的规矩，锂离子电池的充放电，由锂离子在正、负极材料中的嵌入和脱出来完成。因此，倘若命名为石墨烯电池，则石墨烯应当是紧要的电极材料，但今朝石墨烯类似添加剂，在电池中的紧要用途是提高电极的导电性或者导热/散热特性，并不是电池正负极的活性材料。因此并不能将这样的电池命名为石墨烯电池，而将之称为石墨烯基锂离子电池则更准确。
从目前技术发展阶段来看，石墨烯电池尚未出现。石墨具有层状结构，这种结构给锂离子的嵌入设置了一个闸口，是锂离子电池具有充放电平台和高库仑效率的决定因素，也是其成为锂离子电池关键材料的紧要因素之一。杨全红说，相比而下，不具有层状结构的石墨烯用作锂电负极的产业化前景不乐观，纯石墨烯的充放电曲线与硬碳和活性炭材料非常相近，还有首次循环库仑效率低、没有充放电平台及循环稳定性差的缺点。因此，目前纯的石墨烯不存在取代石墨类材料笔直用作锂离子电池负极的可能性。但石墨烯基复合材料有可能作为高性能电极材料推动锂离子电池产业的发展。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
石墨烯电池并不是石墨烯加上锂离子电池
添加剂让电池性能提升
5G时代来临，人们急切要电池能够做到快速充放电、热传导快、能量密度高等性能。不可否认的是，‘添加剂’石墨烯能够使锂离子电池性能分明提升，部分处理目前的产业瓶颈。杨全红表示。
据解析，碳导电剂有关锂离子电池必不可少，但大量非活性、轻组分的碳导电剂会降低电池体积能量密度（单位体积储存的能量），这成为锂离子电池发展的紧要瓶颈。杨全红说，将石墨烯用作锂离子电池导电剂，可以极大新增碳导电剂的单位碳原子导电效率，一改碳黑等传统导电添加剂点点接触模式为面点接触模式，可以构建至柔至薄至密的导电网络，大幅降低不贡献容量的碳导电剂用量，处理碳导电剂用量与高能量需求之间的矛盾，显著提高电池的体积能量密度和充放电性能。
此外，由于石墨烯具有良好的热传导性质，目前主流手机厂商将石墨烯作为散热材料使用。作为热量的优良导体，石墨烯同高活性物质的有效接触、保护，一方面可降低电解液在其表面的副反应放热；另一方面对其充放电，特别是快速充放电出现的大量热可实现有效的热传递，降低电池工作过程中的热隐患与热失控，让整个电池体系的热循环更稳定。
迅猛发展的电动汽车和3C电子等移动智能终端使用，要求二次电池具有尽量小的体积和尽量高的体积能量密度。纳米技术使二次电池的质量能量密度和充放电速度大幅提高，但体积能量密度却很难通过纳米化技术提高。杨全红表示，纳米材料的致密化是使电极材料同时具有高的质量和体积性能的必由之路。石墨烯是碳材料的基本结构单元，近期的研究声明，基于胶体化学的石墨烯致密化技术，可以实现多孔碳纳米材料的致密化，就像将膨化食品转化为压缩饼干。这种技术在锂离子电池中最笔直的使用就是，可以实现高性能硅碳电极的致密化，使单位体积锂离子电池的容量大幅新增，为消除电动汽车的里程焦虑和3C电子等智能终端电池的小型化供应处理办法。这可能成为将来石墨烯在提高锂离子电池性能方面的紧要使用。
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