亞化咨詢：不應(yīng)全盤否定石墨烯在鋰電的應(yīng)用前景

　　亞化咨詢認(rèn)為，不應(yīng)全盤否認(rèn)石墨烯在鋰電的應(yīng)用前景，哪怕只能提升電池性能的3%-5%，仍然值得研究。石墨烯未來有成本大幅下降的可能性，用于改善鋰離子電池的性能將具備性價比。

　　2015年底，工信部等三部委聯(lián)合出臺《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，新材料將納入“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，而石墨烯正是新材料領(lǐng)域的重點發(fā)展對象。

　　與此同時，由于政策、補(bǔ)貼和資金等一系列因素的支持，以及技術(shù)進(jìn)步和成本降低突破了臨界點，2015年中國新能源汽車及鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈迎來了爆發(fā)式增長。2015年各類EV和PHEV總產(chǎn)量超過30萬臺，帶來了超過15GWh的動力電池需求量。

　　在此背景下，石墨烯作為一種充滿想象力的材料，其在鋰離子電池和新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用就非常受人關(guān)注。以至于諸如《西班牙研發(fā)石墨烯電池8分鐘將電動汽車充滿電》、《韓國研發(fā)新型石墨烯電池電動汽車充電時間短至16秒》這種夸大其辭的新聞讓非專業(yè)人士充滿困惑。作為光伏和鋰電領(lǐng)域的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，亞化咨詢下面將從石墨烯定義、生產(chǎn)方法、在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用等方面為讀者理清概念，去偽存真。

　　1.什么是石墨烯和石墨烯微片？

　　維基百科對石墨烯的定義：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，只有一個碳原子厚度的二維材料。是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、具有最大強(qiáng)度、彈性、最強(qiáng)導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的一種新型納米材料，幾乎完全透明。

　　百度百科對石墨烯微片的定義：石墨烯微片（GrapheneNanoplatelets)是指碳層數(shù)多于10層、厚度在5-100納米范圍內(nèi)的超薄的石墨烯層狀堆積體。

　　因此，石墨烯厚度只有一層碳原子，而石墨烯微片的碳層數(shù)多于10層。石墨烯微片不等于石墨烯，它的性能與真正意義上的石墨烯相差甚遠(yuǎn)。石墨烯是以面積來度量的，以千克乃至噸來度量產(chǎn)量的是石墨烯微片。科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)和投資者不應(yīng)混淆這兩個概念。

　　2.石墨烯如何生產(chǎn)？

　　石墨烯的主要生產(chǎn)方法有：機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、氧化-還原法、溶劑剝離法等。

　　大部分中國企業(yè)采用的氧化-還原法制備石墨烯，是由天然石墨經(jīng)強(qiáng)酸氧化生成氧化石墨，經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯，然后加入還原劑后得到石墨烯。但該方法制備的石墨烯一般是多層石墨烯或者石墨微晶。

　　3.石墨烯在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用

　　鋰電行業(yè)對石墨烯在鋰離子電池的應(yīng)用已經(jīng)開展了許多研究，亞化咨詢根據(jù)公開文獻(xiàn)資料整理如下。

　　石墨烯用于鋰電正極材料：1.石墨烯對改善磷酸鐵鋰電池倍率性能的研究；2.與磷酸錳鋰和磷酸釩鋰復(fù)合提高循環(huán)性能的研究。

　　石墨烯用于鋰電負(fù)極材料：1.石墨烯直接作為鋰離子電池負(fù)極；2.石墨烯/SnO2復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極；石墨烯/Si復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極；石墨烯與Fe2O3、TiO2、Co3O4等復(fù)合作為鋰離子電池負(fù)極；3.負(fù)極導(dǎo)電添加劑。

　　無論是石墨烯改性正極材料還是與硅基、錫基材料以及過渡金屬化合物形成復(fù)合材料方面的研究，結(jié)論表明石墨烯的加入可改善復(fù)合材料的電化學(xué)性能，但提升幅度有限。另一方面，從商用角度來看，考慮材料成本、加工工藝、批次穩(wěn)定性等因素，石墨烯大規(guī)模應(yīng)用于鋰電充滿了挑戰(zhàn)。