石墨烯作锂电池负极材料面临哪些问题?

锂电池负极材料主要有锡基材料、钼基材料、硅基材料、钨基材料、钛酸锂、石墨烯材料等。其中,前面四者目前主要处于研究阶段,但后面两者已在市场上稍有动作了。那么石墨烯作为锂电池负极材料会面临哪些问题呢?

第一,成本问题。传统导电炭黑和石墨都是论吨卖的(一吨几万元),而石墨烯是用克卖的,一克大约两三元,若算成吨大约200至300万元/吨。然而现在,全球制造产业正处于相对不景气阶段,电子与数码市场日趋饱和,而电动汽车产业也因政策补贴问题而影响需求积极性,所以用石墨烯完全替代目前的各种材料不怎么现实。

锂电池图片

第二,工艺特性不兼容。石墨烯比表面积过大,会对现有锂离子电池的分散均浆等工序带来一堆工艺问题。如果要让电池调工艺,而又没有性能指标突破,这操作的实现显得不太可能。另外,石墨烯表面特性严重受化学状态影响,化学稳定性,循环寿命等等都有很多问题,所以在锂离子电池的突破仍需要一段时间。

第三,转化效率低。从理论上来说,石墨烯容量是石墨负极材料两倍,但首次库伦效率低,性能受表面状态影响巨大。

第四,石墨烯作导电剂价格偏高。石墨烯作导电剂可以促进电池快充放,理论上能够提高倍率性能,但如果分散工艺不到位混料不均,反而堵塞锂离子扩散的通道。

第五,石墨烯涂覆铝箔成本高:其实用石墨烯涂覆铝箔的性能与普通碳涂覆铝箔性能并无明显区别,反而成本升高。

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