“黑金”石墨烯的應(yīng)用前景分析

石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯又被稱為“黑金”，是公認(rèn)的“新材料之王”。

石墨烯單獨(dú)用做鋰電負(fù)極材料的可能性：純石墨烯的充放電曲線跟高比表面積硬碳和活性炭材料非常相似，都具有首次循環(huán)庫侖效率極低、充放電平臺過高、電位滯后嚴(yán)重以及循環(huán)穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)，這些問題其實(shí)都是高比表面無序碳材料的基本電化學(xué)特征。石墨烯的振實(shí)和壓實(shí)密度都非常低，成本極其昂貴，根本不存在取代石墨類材料直接用作鋰離子電池負(fù)極的可能性。

石墨烯復(fù)合負(fù)極材料：石墨烯與其它新型負(fù)極材料，比如硅基和錫基材料以及過渡金屬化合物形成復(fù)合材料。復(fù)合的原理，一方面是利用石墨烯片層柔韌性來緩沖這些高容量電極材料在循環(huán)過程中的體積膨脹，另一方面石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能可以改善材料顆粒間的電接觸降低極化，這些因素都可以改善復(fù)合材料的電化學(xué)性能。

但是，并不是說僅僅只有石墨烯才能達(dá)到改善效果，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，綜合運(yùn)用常規(guī)的碳材料復(fù)合技術(shù)和工藝，同樣能夠取得類似甚至更好的電化學(xué)性能。比如Si/C復(fù)合負(fù)極材料，相比于普通的干法復(fù)合工藝，復(fù)合石墨烯并沒有明顯改善材料的電化學(xué)性能，反而由于石墨烯的分散性以及相容性問題而增加了工藝的復(fù)雜性而影響到批次穩(wěn)定性。如果綜合考量材料成本、生產(chǎn)工藝、加工性和電化學(xué)性能，石墨烯或者石墨烯復(fù)合材料實(shí)際用于鋰電負(fù)極的可能性很小，產(chǎn)業(yè)化前景渺茫。

“有西班牙人宣稱，一個(gè)鋰電池（以最先進(jìn)的為準(zhǔn)）的比能量數(shù)值為180Wh/kg,而一個(gè)石墨烯電池的比能量則超過600Wh/kg。也就是說，它的儲電量是目前市場上最好的產(chǎn)品的三倍。這種電池的壽命也很長，它的使用壽命是傳統(tǒng)鎳氫電池的四倍，是鋰離子電池的兩倍。用它來提供電力的電動車最多能行駛1000千米。而將它充滿電只需要不到八分鐘的時(shí)間。”但并沒有實(shí)物面世。

總結(jié)：

1、石墨烯并不能單獨(dú)作為電極材料

2、不能從質(zhì)地上面提升動力電池的性能

3、成本及其昂貴

4、石墨烯電池目前還沒有真正可以應(yīng)用的產(chǎn)品出現(xiàn)，大多還處在理論上研究。即使研究出來，產(chǎn)業(yè)化配套和完善還需很長的時(shí)間。

因此，網(wǎng)上炒作的以石墨烯做電極材料從而極大提升電池性能的超級電池并不存在，至少目前階段還不存在，更多的是一種學(xué)術(shù)上的炒作。

石墨烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域：

石墨烯作為一種神奇的材料擁有很多的優(yōu)良性能。它是世界上最薄最硬的材料，成為了公認(rèn)的開啟未來的黑金鑰匙。可以應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、醫(yī)療、LED燈泡、手機(jī)可彎曲屏幕等方面，但是石墨烯在鋰離子電池上的應(yīng)用前景微乎其微的，還有待時(shí)間的考驗(yàn)。