石墨烯電池：看上去很美
2014年底，一條爆炸性的消息讓全球電動汽車行業震驚：西班牙Graphenano公司同西班牙科爾瓦多大學合作研究出了首例石墨烯聚合材料電池。這種電池的壽命是傳統氫化電池的4倍，是鋰離子電池的2倍。用它來提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而將它充滿電只需要不到8分鐘的時間。
“超級電池”的神奇效果的確驚人，但事實真的如此嗎？在不久前舉行的石墨烯儲能、動力電池產業投資高峰論壇上，中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟披露了一段2015年3月西班牙石墨烯會議期間，與Graphenano公司CEOMarioCeldran就其高容量快速充放電的石墨烯聚合物電池的現場交流視頻。
面對中國專家的疑問，MarioCeldran表示，現在電池這塊的實用發展階段還是紐扣電池，利用石墨烯材料做出的紐扣電池在今年六、七月份上市，未來還會進一步應用推進到電動汽車動力電池。目前我們小的電池技術性能已經達標，進一步應用到汽車上時只需疊加起來，進行放大即可。
由此可見，此前網絡上流傳的關于“超級電池”的報道，與實際情況出入較大。“目前，通過石墨烯聚合物，做出高性能的紐扣電池是有可能的。但是把紐扣電池的性能直接導入到汽車電池的性能，最多只能是實驗室數據，推斷存在很大問題。”中國科學院寧波動力鋰電池工程實驗室主任劉兆平說。
雖然當前“石墨烯電池”這一名詞關注度很高，實際上記者查詢資料發現，國際鋰電學術界和產業界居然完全沒有“石墨烯電池”這個提法。“石墨烯電池的命名從學術的角度看是非常不嚴謹的，之前我們提到的幾類電池在原理、設計上都很清楚，但石墨烯電池的概念目前無法界定，市場炒作成分太大。”李泓表示。
石墨烯有很大的比表面積，相對于石墨，理論上可以攜帶更多的鋰離子，得到和失去鋰離子的速度都很快，這種特性給鋰離子電池增加容量，加快充放電速度提供了物理基礎。但是在試驗中，石墨烯直接做負極材料的綜合效果并不好，這主要是因為在現有的使用液態電解質的鋰離子電池中，在石墨烯表面會發生嚴重的副反應，產生了不能儲能的副產物，使其不能很好地可逆儲鋰。
“從原理上說，石墨烯用于導電添加劑可能會有更好的表現，但是制備高質量石墨烯的工藝復雜，且成本極高。”李泓直言，現在石墨烯達到量產能力的很少，石墨烯的制備方法很多，要制造真正達到電池級應用的石墨烯導電添加劑，成本下不來，現在和炭黑、碳納米管相比沒有明顯優勢。而且解決工業級別的石墨烯與現有電極材料的均勻分散遠非易事，碳納米管在電池中應用的分散技術研究了近10年才取得了突破。
“石墨烯在鋰離子電池中的應用還有許多具體技術難題需要突破。現在不能說石墨烯就沒有用，但顯然不能夸大其詞，任何產品要應用應該考量綜合技術指標，必須在產品量級上來講對比優勢才有意義。”李泓補充說。
