現(xiàn)有在市面上號稱石墨烯電池都是在炒概念，像某充電寶重量270克，根據(jù)可充電量=電壓*電池容量的公式，烯王電壓3.7v、電池容量4,800mAh，推算可充電量為17.76Wh，能量密度為65.78Wh/kg。對比一般國產(chǎn)磷酸鐵鋰電池能量密度達到120-150Wh/kg，估計某充電寶是為了實現(xiàn)快充電而加了石墨烯導電劑，這樣作法肯定會大幅提高每瓦小時的電池成本，賣價那么高根本是賺不了錢。當然，項莊舞劍，意在沛公，他們才不在乎賺這點小錢吧！當然，這么點的能量密度根本不能用于電動汽車，估計東旭就是為了實現(xiàn)快充而多加了石墨烯犧牲了能量密度、體積密度等性能指標。

一般來說，石墨烯的壓實密度及振實密度偏低，使得在能量密度上不被看好。但石墨烯擁有良好的導電、導熱性，能讓鋰離子在石墨烯表面與電極間快速穿梭運動，讓功率密度變成強項，這也是石墨烯電池大多被提到能夠做到快充的根據(jù)。另外，石墨烯還有些像傳統(tǒng)碳材在首次循環(huán)的庫倫效率偏低、充放電平臺過高、電位滯后嚴重以及循環(huán)穩(wěn)定性較差等缺點，而這些問題其實都是高比表面無序碳材料的基本電化學特征。

但這樣就真的不能做好石墨烯鋰電池嗎？其實不然，在負極材料上我們選擇硅碳負極來改性，就是看到硅基負極主要有三個缺點：電子電導率和鋰離子擴散系數(shù)低大大降低了倍率性能、形成不穩(wěn)定的SEI膜及硅在充放電過程之體積變化超過300%。而石墨烯穩(wěn)定的骨架結(jié)構緩沖了硅晶格的膨脹，減少了鋰離子脫插過程對材料晶格的破壞，從而延長材料的循環(huán)壽命；另一方面，網(wǎng)狀結(jié)構的石墨烯在復合材料中起到導電網(wǎng)絡的作用，極大的提供高了鋰離子在材料的遷移速率，從而提高了材料的倍率性能。另外，還有一種做法是利用石墨烯微片包覆瀝青的碳，這種結(jié)構設計不太會出現(xiàn)鋰枝晶結(jié)構，可有效延長電池壽命，并可達到快速充電的功能。

那石墨烯可否幫珠海銀隆的鈦酸鋰電池盡點力？答案是肯定的！鈦酸鋰電池能量密度91wh/kg、6分鐘快速充電、30,000次循環(huán)，能夠?qū)崿F(xiàn)在-45℃條件下正常充放電，在240℃高溫下仍能平穩(wěn)工作并無過熱現(xiàn)象?？梢钥闯?，鈦酸鋰電池的強項是功率密度高，但能量密度差。鈦酸鋰作為負極材料擁有脫嵌鋰前后幾乎“零應變、嵌鋰電位較高（1.55V），避免“鋰枝晶”產(chǎn)生，安全性較高、具有平坦的電壓平臺、化學擴散系數(shù)和庫倫效率高等優(yōu)點，決定了其具有優(yōu)異的循環(huán)性能和較高的安全性。然而，其導電性不高、大電流充放電時容量衰減嚴重，通常采用表面改性或摻雜來提高其電導率。實驗表明，經(jīng)碳包覆的鈦酸鋰具有較小的粒徑和良好的分散性，表現(xiàn)出更優(yōu)的電化學性能，主要歸因于碳包覆提高了鈦酸鋰顆粒表面的電子電導率，同時較小的粒徑縮短了Li+的擴散路徑。這樣的話，我們不就可以沿用上面硅碳負極的思路，以石墨烯微片來包覆鈦酸鋰不就可以提高能量密度了嗎？

既然碳納米材料單獨作為負極材料存在不可逆容量高、電壓滯后等缺點，與其它負極材料復合使用是目前比較實際的方案選擇。所以，把石墨烯當作增益材料，而不是一昧用本征石墨烯的限制來看鋰電池的技術突破，或許才能打開鋰電池技術一條新的道路。不過，我們目前只不過在導電劑、隔膜及負極材料上找到發(fā)展方向而已，正極材料的技術突破，才是我們攻克鋰電池的最后一塊拼圖！

首先，我們來看看這款石墨烯柔性鋰電池的組裝順序如下：

1.?定長寬比的銅箔，先進??墨烯沉積于銅箔表?上，再沉積數(shù)層?墨烯，此?將?向正極，再蒸鍍納?銅粒?。

2.覆蓋上隔離膜，作為離?交換通道。

3.將負極材料漿料涂布于鋁箔兩?上，采用roll-to-roll工藝，鋁箔兩?皆有負極材料，干燥后，放置于隔離膜上。

磷酸鐵鋰（LiFePO4）比傳統(tǒng)的正極材料更具安全性和循環(huán)充放電穩(wěn)定性，耐過充電行能遠超過傳統(tǒng)的鋰離子電池材料，但它的電子電導率（10e-9S/cm）較差。而其它的正極材料像Li3V2(PO4)3，相對于LiFePO4有較高的操作電壓，不過電子電導率也不過是2.4*10e-7S/cm而已。較低的電導率常會影響鋰離子電池的容量，常添加導電劑來提高鋰電池的電化學性能。汪（2013）比較了包覆與未進行石墨烯包覆磷酸鐵鋰正極材料的比容量，得到結(jié)論是，純LiFePO4在0.1C電流密度下首次放電比容量僅94.4mAh/g（理論比容量170mAh/g），而石墨烯包覆量為8wt%的材料的首次放電比容量達到143.6mAh/g。且包覆了石墨烯材料的充放電平臺比較平穩(wěn)，充放電電壓平臺的差值低于純LiFePO4的充放電電壓平臺之差，這有利于電子器件的穩(wěn)定性。我們推判是包覆在材料表面的石墨烯膜可以充當導電橋的作用（交流阻抗從140Ω降到90Ω），再脫嵌鋰的過程中能極大地提高電子導電性。另外，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，8wt%石墨烯包覆的LiFePO4材料比容量的衰減率較小，表明穩(wěn)定性能也較好。而云（2015）也提到石墨烯全部致密包覆使活性物質(zhì)和電解液隔離，減慢了離子擴散，導致該復合材料電化學阻抗升高，氧化還原反應活性降低，鋰離子的崁入和脫出過程受阻，從而使其電化學性能遠不如石墨烯部分包覆的性能。

最后，我們來談談石墨烯改性三元正極材料的制備方法。層狀LiNi1-x-yCoxMnyO2(LNCMO)被稱為三元正極材料，其中LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有比容量高、循環(huán)性能好以及結(jié)構穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但是電子導電率較低。Rao（2011）通過微乳液法制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，再通過球磨制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/石墨烯復合物。以0.05C、1.00C及5.00C在2.5-4.4V充放電，首次充電比容量分別為188mAh/g、178mAh/g和161mAh/g，首次放電比容量分別為185mAh/g、172mAh/g和153mAh/g。石墨烯強的電子導電性，減少了電極活性材料與電解質(zhì)之間的界面電阻，有利于Li+傳導；同時，石墨烯片層包覆在電極材料表面，抑制了金屬氧化物的溶解和相轉(zhuǎn)變，保持了充放電過程中電極材料的結(jié)構穩(wěn)定。