鉅大LARGE | 點擊量：1237次 | 2021年07月27日
石墨烯電池有什么 究竟有何優(yōu)點？
石墨烯（Graphene）：是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，惟有一個碳原子厚度的二維材料。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在試驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性試驗為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。
石墨烯目前是世上最薄但也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透亮的，只吸收2.3%的光；導熱系數(shù)高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子跑的速度極快，因此被期望可用來發(fā)展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。（Via維基百科）
簡單來說，石墨烯是由碳原子組成的單層石墨，是惟有一個碳原子厚度的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜（雷鋒網(wǎng)按：最早的石墨烯就是用膠帶一層一層地把石墨變薄而獲得的），具有非常好的導熱性、電導性、透光性，而且具有高強度、超輕薄、超大比表面積等特性，因而被譽為超級材料。
憑借著多方面的優(yōu)良特性，石墨烯的用途也非常廣泛，可以被使用于鋰離子電池電極材料、薄膜晶體管、傳感器、半導體器件、復合材料制備、透亮顯示觸摸屏等方面。上文所提到的石墨烯電池就是其緊要的用途之一。
石墨烯電池的盧山真面目
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
近年來，網(wǎng)絡(luò)上有關(guān)石墨烯電池的消息多且雜，一些媒體甚至將石墨烯電池宣傳為鋰離子電池的顛覆性革命。實際上并非如此。
首先，我們要清楚一個概念，所謂石墨烯電池并非整個電池都用石墨烯材料制作，而是在電池的電極使用石墨烯材料。
另外，石墨是鋰離子電池中最常用的負極材料，充電時，Li嵌入到石墨層間形成插層化合物，Li完全嵌入時，每個石墨層都嵌入一層Li，對應(yīng)化合物LiC6，理論比容量為372mAh/g。當每片單層石墨都以混亂無章的方式排列，則在單層石墨的兩側(cè)表面都可以結(jié)合Li，理論比容量提高了一倍，即744mAh/g。
由于石墨烯的缺陷位、片層邊緣及石墨烯堆積形成的微孔結(jié)構(gòu)都可以存儲Li。也就是說，在理論上石墨烯電極可能有超過石墨兩倍的比容量。
注：上圖為復合電極材料結(jié)構(gòu)圖
除此之外，倘若將石墨烯和SnO2，Mn3O4，CuO等電導率比較低的正極、負極納米材料進行復合，如Li4Ti5O12、TiO2、LiFePO4等，或許將提高鋰離子電池的循環(huán)性能。中科院金屬研究所曾在PNAS發(fā)表論文，將正極材料LiFePO4和負極材料Li4Ti5O12分別與石墨烯復合，制備了LiFePO4-石墨烯/Li4Ti5O12-石墨烯為電極的具有高充放電速率的柔性鋰離子電池，石墨烯作為鋰離子及電子的通路，同時起到了導電添加劑和集流體的用途。
倘若將石墨烯和炭黑混合后作為導電添加劑加入鋰離子電池，或許可以有效降低電池內(nèi)阻，提升電池倍率充放電性能和循環(huán)壽命，而且電池的彎折對充放電性能沒有影響。而華為、高通此前通過大電流密度下充放電實現(xiàn)快速充電的做法電池壽命損失很大，盡管這一缺點在近年來已經(jīng)改進了不少。相比之下，石墨烯電池的快速充電并不會像削減電池壽命，而且更加有技術(shù)層面的美感。
