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小熊带你玩科技 这件事靠谱吗？，汽车用石墨烯电池( 二 )


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之后 ， 我们接触到的电池 ， 其命名规则更加专业 。 由于负极多数为石墨 ， 正极却不同 ， 而且对性能的影响很大 。
所以 ， 一般命名以正极材料作区分 ， 比如三元电池（主要为镍钴锰酸锂电池）、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池 ， 基本形成了动力电池领域的主流分支 。
那么 ， “石墨烯电池”是因为正极材料使用了石墨烯吗？从一些反应机理结构图来看 ， 石墨烯只是作为导电添加剂和功能涂层 ， 与正负极材料形成复合电极 。
我们不能认为 ， 但凡添加有石墨烯 ， 就称之为“石墨烯电池” 。 况且 ， 石墨烯究竟起到了怎样的作用？对于充电效率、电池容量、能量密度、循环寿命等指标有着怎样的提高？
这些都需要用数据说话 ， 用事实讲故事 。 石墨烯究竟担当何种角色 ， 与电池如何融合 ， 表述上需要谨慎些 。
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并不清白的历史案底
对于石墨烯在电池上的应用 ， 全世界也曾有过狂热的期待 ， 这里举两个典型的例子 。
不知道多少人还记得菲斯克汽车 。 在美国新能源汽车早期发展阶段 ， 菲斯克是与特斯拉齐名的一家新造车公司 ， 但如今大相径庭 ， 一个被收购 ， 一个执大旗 。
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2016年 ， 菲斯克汽车的创始人亨德里克·菲斯克决定进行“二次突破” ， 对外宣布将把石墨烯电池应用于FiskerEMotion电动汽车 。
关于石墨烯电池的讨论 ， 一时鼎沸 。 然而 ， 时隔一年后 ， 菲斯克改口称石墨烯电池成本不受控制 ， 技术存在缺陷 ， 只能被迫放弃 ， 转而使用LG化学的锂离子电池 。
同样的故事情节 ， 也发生在三星头上 。
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2017年 ， 三星决定向石墨烯电池发起挑战 ， 并递交了相关专利 。 2018年 ， 三星展示了一种搭载“石墨烯球”技术的电池 ， 该技术可以使电池容量增加45% ， 充电速度提升5倍 ， 并且能够极大地延伸电池的使用寿命 。
看上去 ， 对于电池性能而言 ， 这些数据几乎是全方位的优化 。 但理想很丰满 ， 现实很骨感 。 时至今日 ， 三星石墨烯电池也没有落地应用的消息 。
石墨烯+电池 ， 技术难点在哪里？
当谈论电池的时候 ， 如果不谈论各种性能指标 ， 无异于避重就轻的投机行为 。
简单搜索与“石墨烯电池”相关的消息 ， 我们会发现 ， 多数情况下提到的性能突破是“快速充放” 。
这恰好也是石墨烯的特殊应用 ， 在学术界 ， 多有研究 。 一些学者通过控制石墨烯的氧化状态 ， 将其做成电极材料 ， 利用比表面积大的特性实现快速的电化学反应 ， 由此“快速充放” 。 但注意 ， 这个时候 ， 石墨烯形成的结构更准确来讲是“超级电容” 。
电容不是电池 ， 这是两个概念 。
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超级电容可以快速充放 ， 说明其功率密度很大 。 然而 ， 最为致命的一点是 ， 超级电容的能量密度反而很低 ， 简单来说就是“一次充电后 ， 储电量太少 ， 续航里程太低” 。
所以 ， 如果想把石墨烯融合于电池产业 ， 最终还是要回到锂离子电池本身 。
目前可以看到的 ， 主要有两个方向 ， 一是作为导电添加剂 ， 二是作为负极材料 。
成本可以先不谈 ， 石墨烯应用本身就隐含了不少困难 。
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石墨烯作为导电剂 ， 可以促进快速充放电 ， 但对工艺本身提出了很高的要求 。 常温下 ， 石墨烯也无法做到超导 ， 与更廉价的添加剂相比 ， 并没有太多优势 。
至于将石墨烯用作负极材料 ， 理论上比石墨电极容量大 ， 但性能很容易受到表面状态的影响 。 而且 ， 石墨烯将遇到“一生之敌”硅的挑战 ， 毕竟将硅作为负极材料 ， 容量更大 ， 而且更加唾手可及 。


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