石墨烯做充电机充电锂电池负极材料面临哪些问题?
导读
近几年来,充电机充电蓄电池负极材料石墨烯这种获过诺奖的材料一直广受社会关注,在相关媒体上也充满了各种"充电机充电蓄电池负极材料石墨烯充电机充电电池"等方面的新闻。
广大群众此时可能会好奇:充电机充电蓄电池负极材料石墨烯这种材料到底有多少用处,能不能依靠它来解决目前材料、充电机充电电池等方面遇到的一系列技术瓶颈,帮助电动汽车、充电机充电蓄电池储能等行业实现飞跃?
成本问题
传统导电炭黑和石墨都是论吨卖的(一吨几万元),论克卖的充电机充电蓄电池负极材料石墨烯哪天能降到这个价?即使按照某些媒体报道的充电机充电蓄电池负极材料石墨烯降低到3元/克,换算成吨也要300万元/吨。要知道,现在锂充电机充电电池用的各种材料,都是一吨几万十万左右的东西,而且天天承受着社会各界要求降价的压力,用充电机充电蓄电池负极材料石墨烯替代完全不现实。
如果还能再便宜点,也有企业声称自己的充电机充电蓄电池负极材料石墨烯可以逼近一般炭黑和石墨的价格,其实此时使用的材料就是石墨微片(可能有几十层),根本不是单层或数层的充电机充电蓄电池负极材料石墨烯。此时厂商出现的问题就是虚假宣传炒作概念,有违诚信欺瞒国家政府以及广大纳税人。
工艺特性不兼容
就是充电机充电蓄电池负极材料石墨烯比表面积过大,会对现有锂离子充电机充电电池的分散均浆等工序带来一大堆工艺问题。如果充电机充电电池厂调工艺会累死,又没有性能指标突破性进步带来的足够的利润空间驱动,谁愿意上这个技术?充电机充电蓄电池负极材料石墨烯表面特性受化学状态影响巨大,批次稳定性,循环寿命等等都有很多问题,目前来看无法满足锂充电机充电电池生产的一堆细致的要求。
关于充电机充电蓄电池负极材料石墨烯对于调浆实际工艺的影响,有Oak Ridge NaTIonal Laboratory与Vorbeck(有名的充电机充电蓄电池负极材料石墨烯业内厂商)的披露的研究成果,他们发现充电机充电蓄电池负极材料石墨烯对于浆料的工艺的性能有很消极的影响,如下图所示:
即使以上问题都得到了解决,还有下面的问题存在。
效率低
如果充电机充电蓄电池负极材料石墨烯做负极:理论上最多是石墨负极两倍的容量,首次效率低,性能受表面状态影响极大。
充电机充电蓄电池负极材料石墨烯做导电剂价格昂贵
充电机充电蓄电池负极材料石墨烯是可以做导电剂促进快充放,理论上可以提高倍率性能,但是如果分散工艺不到位混料不均,一切都是空中楼阁;另外碳家族物美价廉的材料多的很,并不存在非要使用价格昂贵的充电机充电蓄电池负极材料石墨烯的理由;并且而且充电机充电蓄电池负极材料石墨烯是2D材料,如果把它展开与电极活性物质复合,会堵塞锂离子扩散的通道。因此真要是投入实用,到底有利还是有害,其实不太好说。
小编再说一点题外话:充电机充电蓄电池负极材料石墨烯只是纳米材料的一种,在过去的十几年中,纳米材料科研界常常过分倾向于造噱头和"灌水",工作的可重复性常常都很差,所做技术与实用化目标脱节十分严重,这一现象已经广受科研界中的一部分有识之士,以及工业界的诟病。
比如锂电泰斗Goodenough、Mauger、Julien教授就曾经质疑过MIT的磷酸铁锂快充的工作Battery materials for ultrafast ging and disging,发表了文章Unsupported claims of ultrafast ging of LiFePO4 Li-ion batteries(几十C的快充,对应时间为几分钟充放电),认为这些成果最多也就是在概念上可行而已。
很多纳米材料的优良性能仅仅体现在实验室级别的克甚至微克级产能,在放大规模化生产的前景方面很多都存在先天不足的缺陷,与现有工业中的许多基于微米级材料发展得来的技术从根本上不兼容。
而且纳米材料常常是只能以低维材料形式存在/使用,无法真正地应用在实际宏观三维的用途之中。小编建议政府应该从政策导向上,更多推动具有工业化前景的技术的开发,加大对于中试项目的扶持,从而达到选贤任能的目的,让科研更好地促进工业技术的进步。
充电机充电蓄电池负极材料石墨烯功能涂层铝箔成本高
至于充电机充电蓄电池负极材料石墨烯功能涂层铝箔:其实际性能跟普通碳涂覆铝箔(A123联合汉高开发)并无多少提高,反倒是成本和工艺复杂程度增加不少,该技术商业化的可能性很低。
总之,充电机充电蓄电池负极材料石墨烯用做锂离子充电机充电电池负极材料,相对于传统炭系材料并无性能上的明显优势,而且纳米材料应用困难,成本高昂,发展前景堪忧。
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