與石墨相比，不具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯用作鋰電負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化前景不樂(lè)觀。從目前技術(shù)發(fā)展階段來(lái)看，石墨烯電池尚未出現(xiàn)。

不久前，某知名廠商在法國(guó)官方推特上發(fā)布消息，預(yù)告其將是第一個(gè)配備“石墨烯電池”的手機(jī)品牌，并指出這種電池比以前的型號(hào)充電速度更快、更耐用、更小巧。雖然不久這則消息被刪除，但這再次引起了人們對(duì)石墨烯及其在電池中所起作用的關(guān)注。那么，目前到底有沒有“石墨烯電池”？當(dāng)石墨烯遇到電池又會(huì)給我們帶來(lái)哪些驚喜呢？

石墨烯+鋰電池≠石墨烯電池

目前，很多人將含有石墨烯材料的電池稱為“石墨烯電池”?！捌鋵?shí)，稱這些電池為石墨烯電池并不十分科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)，并且這個(gè)概念也不符合行業(yè)命名原則，非行業(yè)共識(shí)。”教育部長(zhǎng)江學(xué)者、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、天津大學(xué)化工學(xué)院教授楊全紅在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)指出，石墨烯因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，已經(jīng)在鋰電池中展示出巨大的應(yīng)用潛力。但是，作為一種碳納米材料，石墨烯之于鋰電池并未超出目前常用碳材料的作用范疇。雖然目前科技論文、企業(yè)產(chǎn)品等關(guān)于石墨烯提升鋰電池性能的消息屢見不鮮，但其核心儲(chǔ)能機(jī)制并未因石墨烯的加入而改變，因此將添加了石墨烯的鋰電池稱為石墨烯電池并不恰當(dāng)。

此外，從專業(yè)的角度，電池即便以關(guān)鍵材料命名，也一般遵循“正極-負(fù)極活性材料”的規(guī)則，鋰電池的充放電，由鋰離子在正、負(fù)極材料中的嵌入和脫出來(lái)完成。因此，如果命名為石墨烯電池，則石墨烯應(yīng)該是主要的電極材料，但現(xiàn)在石墨烯類似添加劑，在電池中的主要作用是提高電極的導(dǎo)電性或者導(dǎo)熱/散熱特性，并不是電池正負(fù)極的活性材料。因此并不能將這樣的電池命名為石墨烯電池，而將之稱為石墨烯基鋰電池則更準(zhǔn)確。

“添加劑”讓電池性能提升

“5G時(shí)代來(lái)臨，人們迫切需要電池能夠做到快速充放電、熱傳導(dǎo)快、能量密度高等性能。不可否認(rèn)的是，‘添加劑’石墨烯能夠使鋰電池性能明顯提升，部分解決目前的產(chǎn)業(yè)瓶頸?！睏钊t表示。

迅猛發(fā)展的電動(dòng)汽車和3C電子等移動(dòng)智能終端應(yīng)用，要求二次電池具有盡量小的體積和盡量高的體積能量密度。納米技術(shù)使二次電池的質(zhì)量能量密度和充放電速度大幅提高，但體積能量密度卻很難通過(guò)納米化技術(shù)提高。楊全紅表示，納米材料的致密化是使電極材料同時(shí)具有高的質(zhì)量和體積性能的必由之路。石墨烯是碳材料的基本結(jié)構(gòu)單元，近期的研究表明，基于膠體化學(xué)的石墨烯致密化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多孔碳納米材料的致密化，就像將膨化食品轉(zhuǎn)化為壓縮餅干。這種技術(shù)在鋰電池中最直接的應(yīng)用就是，可以實(shí)現(xiàn)高性能硅碳電極的致密化，使單位體積鋰電池的容量大幅增加，為消除電動(dòng)汽車的里程焦慮和3C電子等智能終端電池的小型化提供解決方案。這可能成為未來(lái)石墨烯在提高鋰電池性能方面的重要應(yīng)用。