鉅大LARGE | 點擊量：2634次 | 2018年05月11日
石墨烯基鋰離子電池哪家強
2月21日，北京碳世紀(jì)科技有限公司發(fā)布了石墨烯鋰離子五號充電電池烯儲霸王，號稱是全球首款石墨烯鋰離子五號充電電池。據(jù)小編統(tǒng)計，從去年到今年短短半年多時間，已有東旭光電、華為、航材院、碳世紀(jì)四家公司發(fā)布了石墨烯鋰離子電池產(chǎn)品，真是你方唱罷我登場，好不熱鬧，那么這么多石墨烯鋰離子電池，都是重大突破，究竟哪個是真哪個是假，孰優(yōu)孰劣呢?
1、2017年2月21日，北京碳世紀(jì)發(fā)布了石墨烯鋰離子五號充電電池烯儲霸王，號稱是中國首款石墨烯鋰離子五號充電電池。
2、2016年7月8日，東旭光電在北京發(fā)布了全球首款石墨烯基鋰離子移動電源烯王。
3、2016年12月1日，華為華為中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上宣布在鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大研究突破，推出業(yè)界首個高溫長壽命石墨烯助力的鋰離子電池。
4、2016年12月8日，中國航發(fā)北京特種材料研究院披露，經(jīng)過5年的不懈研究，已成功研制出具有快速充電、長壽命、低發(fā)熱的新型石墨烯鋰離子電池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
這么多石墨烯鋰離子電池，都是重大突破，究竟哪個是真哪個是假，孰優(yōu)孰劣呢?
碳世紀(jì)石墨烯鋰離子5號充電電池
名稱：烯儲霸王石墨烯鋰離子充電電池發(fā)布時間：2017年2月22日
概況：
正極材料：LFP磷酸鐵鋰材料;
負極材料：石墨烯包覆鈦酸鋰材料;
性能參數(shù)：
尺寸：5號電池(直徑為14.5mm，高度50mm)
使用溫度范圍：-45℃~60℃
循環(huán)壽命：30000次
額定電壓：1.9V
容量：600mAh
優(yōu)點：
1、循環(huán)壽命長(3萬次);
2、使用溫度范圍廣(-45℃~60℃);
3、安全性能好;
典型應(yīng)用領(lǐng)域：
電動玩具、強光手電、電子設(shè)備、工業(yè)儀器、不間斷電源、啟停電源系統(tǒng)。
東旭光電：石墨烯基鋰離子移動電源
名稱：烯王(世界首款石墨烯基鋰離子移動電源)，發(fā)布時間：2016年7月8日
概況：
正極材料：石墨烯包覆磷酸鐵鋰;
負極材料：石墨類碳材料;
性能參數(shù)：
電芯尺寸：18650(直徑為18mm，高度65mm)
使用溫度范圍：-30℃~80℃
循環(huán)壽命：3500次
額定容量：4800mAh(4節(jié)18650電芯)
充電時間：15分鐘
優(yōu)點：
1、快充(15分鐘快速充放電)
1、循環(huán)壽命長(3500次);
2、使用溫度范圍廣(-30℃~80℃);
官方價格：299元
華為：高溫長壽命石墨烯助力鋰離子電池
概況：
正極材料：大單晶三元材料
負極材料：不詳
性能參數(shù)：
使用溫度范圍：將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃
循環(huán)壽命：是普通鋰離子電池的2倍，60°C高溫循環(huán)2000次，容量保持率仍超過70%;60℃高溫存儲200天，容量損失小于13%
應(yīng)用領(lǐng)域：通信基站、電動車、無人機
航材院：石墨烯基鋰離子電池
名稱：快速充電、長壽命、低發(fā)熱的新型石墨烯鋰離子電池
概況：
檢測結(jié)果顯示，在同等條件下，此新型石墨烯鋰離子電池充電時間僅為普通鋰離子電池的十分之一，但使用壽命卻是普通鋰離子電池的5倍，并且有效抑制了發(fā)熱問題。
小烯說：
烯儲霸王：
烯儲霸王石墨烯鋰離子充電電池。除過其長循環(huán)壽命和使用溫度范圍較寬以外，有以下幾點疑問：
1、能量密度偏低。使用了石墨烯包覆鈦酸鋰作為負極材料，其宣傳材料中指出是利用石墨烯解決了鈦酸鋰作為負極的“脹氣”問題，這點值得肯定，但是其能量密度偏低，根據(jù)電池上的指標(biāo)單個電池容量為600mAh來推算，其能量密度相當(dāng)?shù)?。不過看到其應(yīng)用領(lǐng)域也就釋然了，其主要目標(biāo)是要替代5號干電池，使用的場合大部分都不需要高的能量密度。
2、應(yīng)用范圍較窄。在當(dāng)前新能源行業(yè)發(fā)展的如火如荼之際，推出這一一款替代干電池的可充電電池似乎有大材小用之嫌。由于其能量密度的缺陷注定無法應(yīng)用在動力電池領(lǐng)域。在當(dāng)前電池行業(yè)都在努力提升能量密度的大環(huán)境下，略顯保守。
3、成本問題。目前鈦酸鋰的成本價格高于磷酸鐵鋰等40%，相對于石墨等負極材料更是高很多，烯儲霸王官網(wǎng)的售價是39元/節(jié)，比常規(guī)的5號充電電池大概10元以下的價格高很多，能不能被市場接受還需檢驗。
烯王：
東旭光電烯王，與烯儲霸王相比其共同點都是在電池的電極材料中加入了石墨烯，改善了某些性能，烯王主要定位于快充，而烯儲霸王主要提升了循環(huán)壽命和使用溫度范圍，而對于電池來講的能量密度，這兩款產(chǎn)品都語焉不詳，都是其短板。
烯王還有一個短板是其體積巨大的電源適配器，作為一個移動電源來說，小體積、便于攜帶是人們購買時考慮的重要因素，這點顯然做的還不夠，有待改進，而且其略高的價格和并無太大亮點的容量也限制了其作為移動電源產(chǎn)品的競爭力。
華為：
華為的電池其中石墨烯據(jù)描述是散熱材料，在電極材料中究竟有沒有用，其他具體的性能參數(shù)等也為發(fā)布，因此只能稱為技術(shù)進步，距離商業(yè)化應(yīng)用為時尚早。
航材院：
航材院的電池從發(fā)布的新聞稿來看與烯王類似，也是標(biāo)榜快充、長壽命、低發(fā)熱，但是沒有具體產(chǎn)品披露，無法做更多評價。
那么，石墨烯在鋰離子電池中究竟能起到多大作用?
2016年12月《AdvancedMaterials》有一篇綜述文章，CriticalInsightintotheRelentlessProgressionTowardGrapheneandGraphene-ContainingMaterialsforLithium-IonBatteryAnodes，DOI:10.1002/adma.201603421，論述了石墨烯作為鋰電池負極材料的研究現(xiàn)狀，該文章作者指出但這一領(lǐng)域并沒有真正重要的進展。
1、對于石墨烯在電池中的應(yīng)用，往往避重就輕。研究通常關(guān)注質(zhì)量比容量，然而石墨烯的多孔、低密度導(dǎo)致其體積比容量低，這在實際應(yīng)用中更加重要，而研究者通常對此視而不見。文獻通常將石墨烯的作用歸因于其提高了電導(dǎo)率，然而石墨烯多孔的結(jié)構(gòu)有利于鋰離子傳導(dǎo)，對這一問題的關(guān)注相當(dāng)少，眾多文獻在對照組實驗中也從來沒考慮過這一問題。
2、論文發(fā)布的結(jié)果通常為半電池的測試結(jié)果，極具誤導(dǎo)性。對于新材料的研究通常使用半電池測試，其對電極為金屬鋰。然而，單電極的能量密度、功率密度的實際上是無意義的，且極具誤導(dǎo)性。在半電池體系下，充放電電壓和庫侖效率是更重要的指標(biāo)。對材料進行全電池測試，方能得到更加公允、可靠的評估結(jié)果。
3、石墨烯作為負極材料優(yōu)勢有限。單純的石墨烯作為活性材料，石墨烯僅在幾個特定的方面(低溫性能、高功率輸出等)優(yōu)于商用石墨負極。(需要強調(diào)，在這方面應(yīng)用的石墨烯是指多層石墨烯;單層和雙層石墨烯無法作為鋰離子電池負極活性物質(zhì)。)石墨烯作為鋰離子電池負極的劣勢包括其較高的電位、儲能效率低下、SEI膜形成過程中大量的不可逆容量。因此，石墨烯作為負極時必須做預(yù)鋰化處理，這增加了電池制造難度。作者不看好預(yù)鋰技術(shù)的商業(yè)化前景。
最后作者認為，“石墨烯狂熱”帶來了相關(guān)領(lǐng)域的文章灌水熱;然而，相關(guān)文獻往往回避了實際應(yīng)用面臨的真實問題：對石墨烯的大肆宣傳炒作、使用扭曲的指標(biāo)進行評估、對關(guān)鍵問題的無視，這些因素阻礙了石墨烯在商品電池方面的應(yīng)用。
對于以上觀點小烯是贊同的。而且還有個非常重要的問題，以上所有企業(yè)均為公布石墨烯在電池中添加的量或者比例，這會帶來兩個問題，一是成本無法預(yù)估，石墨烯的加入到底有沒有提高成本，提高了多少，還有就是石墨烯的加入對于電池最終性能的影響到底有多大。
一切產(chǎn)品最終是不是一個成功的產(chǎn)品，需要市場好消費者來檢驗。這幾款產(chǎn)品發(fā)布后的市場反響到底如何我們不得而知。但是我們知道的是，只有真正把握了消費者的痛點、解決了當(dāng)下產(chǎn)業(yè)普遍性難題的產(chǎn)品才能真正存活下來。當(dāng)然，在一項新技術(shù)、新材料尚未成熟之前，一切嘗試都是值得鼓勵的，但是如果是打著石墨烯的旗號來消費石墨烯，終不會長久。
下一篇：動力電池技術(shù)哪家強?
