石墨烯行業(yè)：少點(diǎn)套路 多點(diǎn)真誠(chéng)

　　石墨烯與其它新型負(fù)極材料，比如硅基和錫基材料以及過渡金屬化合物形成復(fù)合材料，是當(dāng)前“納米鋰電”最熱門的研究領(lǐng)域，在過去數(shù)年發(fā)表了上千篇paper。復(fù)合的原理，一方面是利用石墨烯片層柔韌性來緩沖這些高容量電極材料在循環(huán)過程中的體積膨脹，另一方面石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能可以改善材料顆粒間的電接觸降低極化，這些因素都可以改善復(fù)合材料的電化學(xué)性能。

　　但是，并不是說僅僅只有石墨烯才能達(dá)到改善效果，綜合運(yùn)用常規(guī)的碳材料復(fù)合技術(shù)和工藝，同樣能夠取得類似甚至更好的電化學(xué)性能。比如Si/C復(fù)合負(fù)極材料，相比于普通的干法復(fù)合工藝，復(fù)合石墨烯并沒有明顯改善材料的電化學(xué)性能，反而由于石墨烯的分散性以及相容性問題而增加了工藝的復(fù)雜性而影響到批次穩(wěn)定性。如果綜合考量材料成本、生產(chǎn)工藝、加工性和電化學(xué)性能，筆者認(rèn)為，石墨烯或者石墨烯復(fù)合材料實(shí)際用于鋰電負(fù)極的可能性很小產(chǎn)業(yè)化前景渺茫。

　　石墨烯用作導(dǎo)電劑無明顯優(yōu)勢(shì):

　　現(xiàn)在鋰電常用的導(dǎo)電劑有導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、科琴黑，SuperP等，現(xiàn)在也有電池廠家在動(dòng)力電池上開始使用碳纖維(VGCF)和碳納米管(CNT)作為導(dǎo)電劑。

　　石墨烯用作導(dǎo)電劑的原理是其二維高比表面積的特殊結(jié)構(gòu)所帶來的優(yōu)異的電子傳輸能力。從目前積累的測(cè)試數(shù)據(jù)來看，VGCF、CNT以及石墨烯在倍率性能方面都比SuperP都有一定提高，但這三者之間在電化學(xué)性能提升程度上的差異很小，石墨烯并未顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　也就是說，如果你用了截止電壓4.35V容量170mAh/g的高壓鈷酸鋰，你加多少石墨烯都不可能把鈷酸鋰的容量提高到180mAh/g，更別說動(dòng)不動(dòng)就提高幾倍容量的所謂“石墨烯電池”了。添加石墨烯有可能提高電池循環(huán)壽命嗎?這也是不可能的。石墨烯的比表面積比CNT更大，添加在負(fù)極只能形成更多的SEI而消耗鋰離子，所以CNT和石墨烯一般只能添加在正極用來改善倍率和低溫性能。

　　但是，石墨烯表面豐富的官能團(tuán)就是石墨烯表面的小傷口，添加過多不僅會(huì)降低電池能量密度，而且會(huì)增加電解液吸液量，另外一方面還會(huì)增加與電解液的副反應(yīng)而影響循環(huán)性，甚至有可能帶來安全性問題。那么成本方面呢?目前石墨烯的生產(chǎn)成本極其昂貴，而市場(chǎng)上所謂的廉價(jià)“石墨烯”產(chǎn)品基本上都是氧化石墨烯。

　　即便是氧化石墨烯成本也高于CNT，而CNT的成本又比VGCF高。而且在分散性和加工性方面，VGCF比CNT和石墨烯更容易操作，可見石墨烯在用作導(dǎo)電添加劑方面，目前跟CNT和VGCF在性價(jià)比方面并沒有優(yōu)勢(shì)可言。

　　石墨烯功能涂層鋁箔：

　　其實(shí)際性能跟普通碳涂覆鋁箔(A123聯(lián)合漢高開發(fā))并無多少提高，反倒是成本和工藝復(fù)雜程度增加不少，該技術(shù)商業(yè)化的可能性很低。

　　相比于碳納米管CNT，石墨烯在電化學(xué)性能方面與之非常相似并無任何特殊之處，反倒是生產(chǎn)成本更高，生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境污染更加嚴(yán)重，實(shí)際操作和加工性能更加困難。根據(jù)自己多年的鋰電研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，筆者并不認(rèn)為石墨烯會(huì)在鋰離子電池領(lǐng)域有多少實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，當(dāng)前所謂的“石墨烯電池”純屬炒作。

　　5.石墨烯行業(yè)需要“少點(diǎn)套路，多點(diǎn)真誠(chéng)”

　　前幾天，筆者剛參加了在南寧舉行的“2016石墨烯產(chǎn)業(yè)˙技術(shù)高峰論壇，多位與會(huì)專家學(xué)者接受記者采訪時(shí)認(rèn)為，盡管中國(guó)的石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化都取得了不俗的成就，但是當(dāng)前我國(guó)石墨烯行業(yè)發(fā)展也呈現(xiàn)出高端產(chǎn)品介入不足，低端產(chǎn)品“一哄而上”的隱憂。

　　中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長(zhǎng)李義春：

　　介紹，目前石墨烯在中國(guó)市場(chǎng)上主要作為添加劑使用，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行修補(bǔ)，關(guān)鍵技術(shù)還沒有突破，整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)門檻不高。而美歐的研究則主要集中在光電器件、傳感器、醫(yī)藥、環(huán)保材料等高端領(lǐng)域上。

　　清華大學(xué)深圳研究生院、清華-伯克利深圳學(xué)院院長(zhǎng)康飛宇：

　　石墨烯生產(chǎn)了做什么去?這些東西是一個(gè)配套的產(chǎn)業(yè)，對(duì)下游要有這個(gè)(慮)的，你不是說是有錢就能做成的事，所以我想地方政府對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要冷靜、理性對(duì)待。

　　深圳烯旺新材料科技股份有限公司董事長(zhǎng)馮冠平：

　　現(xiàn)在我在擔(dān)心的是一哄而起，生產(chǎn)出來賣給誰?誰用?我認(rèn)為這是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題，不是說企業(yè)投錢就完了，你還要讓它健康成長(zhǎng)。

　　由此可見，石墨烯目前還處在基礎(chǔ)研發(fā)的前期，制備、應(yīng)用等很多領(lǐng)域還存在很多問題待解決，很多基礎(chǔ)性能還沒研究明白。

　　正極：

　　石墨烯的主要是用作導(dǎo)電劑添加到磷酸鐵鋰正極中，改善倍率和低溫性能;也有添加到磷酸錳鋰和磷酸釩鋰提高循環(huán)性能的研究。

　　那么，添加石墨烯有可能讓電極材料性能爆發(fā)嗎?答案是否定的。以iPhone手機(jī)電池為例，其電池容量的提升主要是由于LCO工作電壓提升的結(jié)果，將上限充電電壓從4.2V提升到目前i-Phone6上的4.35V，使得LCO的容量從145mAh/g逐步提高到160-170mAh/g(高壓LCO必須經(jīng)過體相摻雜和表面包覆等改性措施)，這些提高都跟石墨烯無關(guān)。