石墨烯生產(chǎn)時(shí)所需要的成本要多少?
石墨烯由于其高比表面積結(jié)構(gòu)和傳輸電子的能力而被用作導(dǎo)電劑。從積累的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看,碳纖維、碳納米管、石墨烯都比Super P有更高的放大性能,但它們之間的電化學(xué)性能幾乎沒(méi)有差別,石墨烯似乎也沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)。以蘋(píng)果手機(jī)做鋰離子動(dòng)力電池為例,其電池系統(tǒng)容量的提升主要是由于LCO工作提高了企業(yè)的電壓。充電控制電壓范圍上限從目前國(guó)內(nèi)蘋(píng)果6的4.2V提高到4.35V,使LCO的容量從145 mAh/g逐步提高到160-170mAh/g(但高壓LCO必須經(jīng)過(guò)表面鍍膜和體摻雜的修飾)。這些產(chǎn)品的性能變化是同步的。也就是說(shuō),如果沒(méi)有電流電壓為4.35V、容量為170mAh/g的鈷酸鋰,你添加再多的石墨烯也無(wú)法將鈷酸鋰的容量提高180mAh/g,更別說(shuō)輕松充電5秒,使用耗時(shí)半個(gè)月的所謂“超級(jí)中國(guó)石墨烯電池”了。添加不同的石墨烯會(huì)增加企業(yè)電池的循環(huán)壽命嗎?這也是一個(gè)尷尬。石墨烯的比表面積比碳納米管大,加入負(fù)極的材料只能通過(guò)形成更多的SEI和鋰離子來(lái)消耗,所以一般只能在正極加入碳納米管和石墨烯來(lái)提高倍率和低溫環(huán)境性能。為了成本?
目前石墨烯的生產(chǎn)成本仍然較高,市面上所謂的“石墨烯”產(chǎn)品基本都是納米石墨片。如果把石墨烯和碳納米管做一個(gè)對(duì)比研究,我們國(guó)家會(huì)不斷發(fā)現(xiàn),兩者都有著和很多中國(guó)企業(yè)幾乎一樣的“奇特性質(zhì)”。當(dāng)年碳納米管的這些“神奇性質(zhì)”,現(xiàn)在完全可以應(yīng)用到石墨烯上。上世紀(jì)末,碳納米管在中國(guó)開(kāi)始在國(guó)際上流行起來(lái),隨后的五年里達(dá)到高潮。碳納米管據(jù)說(shuō)在鋰電池領(lǐng)域有很多自己的“獨(dú)特性能”。但是20多年過(guò)去了,這些“性能奇特”的碳納米管并沒(méi)有在產(chǎn)品上看到真正的商業(yè)應(yīng)用。鋰方面,碳納米管只是作為正極導(dǎo)電劑。近兩年,LFP動(dòng)力電池已經(jīng)開(kāi)始小規(guī)模實(shí)驗(yàn),這注定將成為電動(dòng)汽車(chē)的主流技術(shù)。石墨烯在電化學(xué)性能上與碳納米管類(lèi)似,生產(chǎn)成本更高,加工難度更大。目前所謂的“石墨烯電池”純屬炒作,真正安靜的R&D并不多,大部分走的是“快餐經(jīng)濟(jì)”路線。對(duì)比碳納米管和石墨烯,歷史總是驚人的相似!
石墨烯作為導(dǎo)電劑也沒(méi)有明顯的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。這里還有一個(gè)關(guān)于石墨烯作為導(dǎo)電劑的問(wèn)題。石墨塊是人造石墨的一種,人造石墨是由焦炭制品人工加熱制成的。一般提純到高純度或者碳纖維,附加值就高。石墨電極主要以石油焦和針狀焦為原料,煤焦油瀝青為粘結(jié)劑,經(jīng)過(guò)煅燒、配料、混捏、壓制、焙燒、石墨化和機(jī)械加工而成。它是一種導(dǎo)體,以電弧的形式釋放電能來(lái)加熱和熔化爐料。按其質(zhì)量指標(biāo)可分為普通功率、高功率和超高功率。石墨電極主要包括普通功率石墨電極、抗氧化涂層石墨電極、高功率石墨電極和超高功率石墨電極。石墨棒是高溫真空爐中常用的電加熱器,最高使用溫度可達(dá)3000℃。它們?cè)诟邷叵乱妆谎趸?,除真空外,只能在中性氣氛或還原性氣氛中使用。其熱膨脹系數(shù)小,熱導(dǎo)率大,電阻系數(shù)為(8 ~ 13)×10-6ω·m,加工性能優(yōu)于SiC和MoSi2,耐高溫、極寒、極熱,價(jià)格較低。目前,鋰離子電池常用的導(dǎo)電劑有導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、超級(jí)P等..一些制造商已經(jīng)開(kāi)始使用碳纖維和碳納米管作為動(dòng)力電池的導(dǎo)電劑。有沒(méi)有可能把石墨烯加到電極材料里,看著它爆炸?答案很尷尬。