什么是石墨烯,所谓的石墨烯电池真的这么神奇吗!

2020-02-14 15:59:42 xupai 655

他们都在说石墨烯电池,但真的有谁告诉你石墨烯到底是怎么一回事吗?

 

 

最近石墨烯电池炒的沸沸扬扬,小编本来一贯对这些稀有材料、未来科技保持观望态度,但石墨烯电池炒作热度尘嚣直上,小编也忍不住来看看这个石墨烯到底是何方神圣,翻了翻相关文章、新闻,明白了,原来很多人自己也是模棱两可,有的说是未来科技,有的说是黑科技无用,有的说是哗众取宠的炒作,有的则是借个热度推销下自家产品,具体是什么样,小编也说不好,翻阅了大量资料后收集到一些较专业的答案,在这里简单分享供大家分析。

 

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什么是石墨烯?先来看看维基百科的定义:石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨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。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系數高達5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-8 m,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。
 

 


最薄、最坚硬、最导热、最导电,这所有的光环都在告诉人们,石墨烯是一种多么神奇的材料啊!但是笔者要提醒的是,国际上对Graphene的定义是1-2层的nanosheet才能称之为是Graphene,并且只有没有任何缺陷的石墨烯才具备这些完美特性,而实际生产的石墨烯多为多层且存在缺陷。

 

在此,笔者介绍一个新名词:还原氧化石墨烯,即RGO。一般来说,氧化石墨烯是由石墨经强酸氧化,然后再经过化学还原或者热冲击还原得到。目前市场上所谓的石墨烯绝大多数都是通过氧化-还原法生产的氧化石墨烯,石墨片层数目不等,表面存在大量的缺陷和官能团,无论是导电性、导热性还是机械性都跟获得诺贝尔奖的石墨烯是两回事。严格意义上而言,它们并不能称为石墨烯

 

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目前,99.99%的石墨烯电池几乎都是在传统的锂离子等电池里面添点石墨烯,然后就办了。所以,基本就不存在什么石墨烯电池,只存在/用了石墨烯的锂离子电池/铅酸电池等

当然了,少数科研中也有少数的真﹒全石墨烯型电池/电容器,不过对于石墨烯表面氧化状态等等的要求实在是太高了,更不用说全石墨烯的那高的吓人的成本。

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并且,石墨烯电池要想真取代传统电池,光有快速充放电这个优点还不可以,制程复杂性、良率、成本等也是很大的问题。这也是为什么大家都知道石墨烯是好东西,可是做了这么多年依然没有大规模量产的原因。

第一,石墨烯的原材料很便宜,就是石墨,但是从石墨到石墨烯,从石墨到完美晶格的石墨烯还是比较难的,短时间内还是无法与传统锂电池的成本抗衡。

第二,锂电池技术也是在不断发展的,如果有一天锂电池具备了可以快速充放电等特点,也许石墨烯电池就真的发展不起来了。

第三,石墨烯电池的另一个特点是柔性,可以与柔性设备组合来实现整机的柔性,但柔性的设备何时到来,到底有没有到来的必要,这都是值得考虑和等待的。

想像力是推动人类社会前进的重要动力,但是电池技术发展的确比较缓慢,这需要我们大家一起踏实把事情做好, 以上笔者只仅仅表达了对于石墨烯电池的观点,并没有评价石墨烯在其它领域中的应用前景。

 

关于石墨烯电池我们依然需要站在观望的位置,理性对待。

 

以上石墨烯电池部分内容来自网络,知乎, 高工锂电网

 

 


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