什么是石墨烯,所謂的石墨烯電池真的這么神奇嗎!

      2020-02-14 15:59:42 xupai 694

      他們都在說石墨烯電池,但真的有誰告訴你石墨烯到底是怎么一回事嗎?

       

       

      最近石墨烯電池炒的沸沸揚揚,小編本來一貫對這些稀有材料、未來科技保持觀望態度,但石墨烯電池炒作熱度塵囂直上,小編也忍不住來看看這個石墨烯到底是何方神圣,翻了翻相關文章、新聞,明白了,原來很多人自己也是模棱兩可,有的說是未來科技,有的說是黑科技無用,有的說是嘩眾取寵的炒作,有的則是借個熱度推銷下自家產品,具體是什么樣,小編也說不好,翻閱了大量資料后收集到一些較專業的答案,在這里簡單分享供大家分析。

       

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      什么是石墨烯?先來看看維基百科的定義: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。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;導熱系數高達5300 W/m·K,高于碳納米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s,又比納米碳管或硅晶體高,而電阻率只約10-8 m,比銅或銀更低,為世上電阻率最小的材料。
       

       


      最薄、最堅硬、最導熱、最導電,這所有的光環都在告訴人們,石墨烯是一種多么神奇的材料??!但是筆者要提醒的是,國際上對Graphene的定義是1-2層的nanosheet才能稱之為是Graphene,并且只有沒有任何缺陷的石墨烯才具備這些完美特性,而實際生產的石墨烯多為多層且存在缺陷。

       

      在此,筆者介紹一個新名詞:還原氧化石墨烯,即RGO。一般來說,氧化石墨烯是由石墨經強酸氧化,然后再經過化學還原或者熱沖擊還原得到。目前市場上所謂的石墨烯絕大多數都是通過氧化-還原法生產的氧化石墨烯,石墨片層數目不等,表面存在大量的缺陷和官能團,無論是導電性、導熱性還是機械性都跟獲得諾貝爾獎的石墨烯是兩回事。嚴格意義上而言,它們并不能稱為石墨烯。

       

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      目前,99.99%的石墨烯電池幾乎都是在傳統的鋰離子等電池里面添點石墨烯,然后就辦了。所以,基本就不存在什么石墨烯電池,只存在/用了石墨烯的鋰離子電池/鉛酸電池等。

      當然了,少數科研中也有少數的真﹒全石墨烯型電池/電容器,不過對于石墨烯表面氧化狀態等等的要求實在是太高了,更不用說全石墨烯的那高的嚇人的成本。

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      并且,石墨烯電池要想真取代傳統電池,光有快速充放電這個優點還不可以,制程復雜性、良率、成本等也是很大的問題。這也是為什么大家都知道石墨烯是好東西,可是做了這么多年依然沒有大規模量產的原因。

      第一,石墨烯的原材料很便宜,就是石墨,但是從石墨到石墨烯,從石墨到完美晶格的石墨烯還是比較難的,短時間內還是無法與傳統鋰電池的成本抗衡。

      第二,鋰電池技術也是在不斷發展的,如果有一天鋰電池具備了可以快速充放電等特點,也許石墨烯電池就真的發展不起來了。

      第三,石墨烯電池的另一個特點是柔性,可以與柔性設備組合來實現整機的柔性,但柔性的設備何時到來,到底有沒有到來的必要,這都是值得考慮和等待的。

      想像力是推動人類社會前進的重要動力,但是電池技術發展的確比較緩慢,這需要我們大家一起踏實把事情做好, 以上筆者只僅僅表達了對于石墨烯電池的觀點,并沒有評價石墨烯在其它領域中的應用前景。

       

      關于石墨烯電池我們依然需要站在觀望的位置,理性對待。

       

      以上石墨烯電池部分內容來自網絡,知乎, 高工鋰電網

       

       


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