做好石墨烯锂电池会很难吗?【钜大锂电】

现有在市面上号称石墨烯电池都是在炒概念，像某充电宝重量270克，根据可充电量=电压*电池容量的公式，烯王电压3.7v、电池容量4,800mAh，推算可充电量为17.76Wh，能量密度为65.78Wh/kg。对比一般国产磷酸铁锂电池能量密度达到120-150Wh/kg，估计某充电宝是为了实现快充电而加了石墨烯导电剂，这样作法肯定会大幅提高每瓦小时的电池成本，卖价那么高根本是赚不了钱。当然，项庄舞剑，意在沛公，他们才不在乎赚这点小钱吧!当然，这么点的能量密度根本不能用于电动汽车，估计东旭就是为了实现快充而多加了石墨烯牺牲了能量密度、体积密度等性能指标。

一般来说，石墨烯的压实密度及振实密度偏低，使得在能量密度上不被看好。但石墨烯拥有良好的导电、导热性，能让锂离子在石墨烯表面与电极间快速穿梭运动，让功率密度变成强项，这也是石墨烯电池大多被提到能够做到快充的根据。另外，石墨烯还有些像传统碳材在首次循环的库伦效率偏低、充放电平台过高、电位滞后严重以及循环稳定性较差等缺点，而这些问题其实都是高比表面无序碳材料的基本电化学特征。

但这样就真的不能做好石墨烯锂电池吗?其实不然，在负极材料上我们选择硅碳负极来改性，就是看到硅基负极主要有三个缺点:电子电导率和锂离子扩散系数低大大降低了倍率性能、形成不稳定的SEI膜及硅在充放电过程之体积变化超过300%。而石墨烯稳定的骨架结构缓冲了硅晶格的膨胀，减少了锂离子脱插过程对材料晶格的破坏，从而延长材料的循环寿命;另一方面，网状结构的石墨烯在复合材料中起到导电网络的作用，极大的提供高了锂离子在材料的迁移速率，从而提高了材料的倍率性能。另外，还有一种做法是利用石墨烯微片包覆沥青的碳，这种结构设计不太会出现锂枝晶结构，可有效延长电池寿命，并可达到快速充电的功能。

那石墨烯可否帮珠海银隆的钛酸锂电池尽点力?答案是肯定的!钛酸锂电池能量密度91wh/kg、6分钟快速充电、30,000次循环，能够实现在-45℃条件下正常充放电，在240℃高温下仍能平稳工作并无过热现象。可以看出，钛酸锂电池的强项是功率密度高，但能量密度差。钛酸锂作为负极材料拥有脱嵌锂前后几乎"零应变、嵌锂电位较高(1.55V)，避免"锂枝晶"产生，安全性较高、具有平坦的电压平台、化学扩散系数和库伦效率高等优点，决定了其具有优异的循环性能和较高的安全性。然而，其导电性不高、大电流充放电时容量衰减严重，通常采用表面改性或掺杂来提高其电导率。实验表明，经碳包覆的钛酸锂具有较小的粒径和良好的分散性，表现出更优的电化学性能，主要归因于碳包覆提高了钛酸锂颗粒表面的电子电导率，同时较小的粒径缩短了Li+的扩散路径。这样的话，我们不就可以沿用上面硅碳负极的思路，以石墨烯微片来包覆钛酸锂不就可以提高能量密度了吗?

既然碳纳米材料单独作为负极材料存在不可逆容量高、电压滞后等缺点，与其它负极材料复合使用是目前比较实际的方案选择。所以，把石墨烯当作增益材料，而不是一昧用本征石墨烯的限制来看锂电池的技术突破，或许才能打开锂电池技术一条新的道路。不过，我们目前只不过在导电剂、隔膜及负极材料上找到发展方向而已，正极材料的技术突破，才是我们攻克锂电池的最后一块拼图!