石墨烯生产时所需要的成本要多少?
石墨烯由于其高比表面积结构和传输电子的能力而被用作导电剂。从积累的测试数据来看,碳纤维、碳纳米管、石墨烯都比Super P有更高的放大性能,但它们之间的电化学性能几乎没有差别,石墨烯似乎也没有明显的优势。以苹果手机做锂离子动力电池为例,其电池系统容量的提升主要是由于LCO工作提高了企业的电压。充电控制电压范围上限从目前国内苹果6的4.2V提高到4.35V,使LCO的容量从145 mAh/g逐步提高到160-170mAh/g(但高压LCO必须经过表面镀膜和体掺杂的修饰)。这些产品的性能变化是同步的。也就是说,如果没有电流电压为4.35V、容量为170mAh/g的钴酸锂,你添加再多的石墨烯也无法将钴酸锂的容量提高180mAh/g,更别说轻松充电5秒,使用耗时半个月的所谓“超级中国石墨烯电池”了。添加不同的石墨烯会增加企业电池的循环寿命吗?这也是一个尴尬。石墨烯的比表面积比碳纳米管大,加入负极的材料只能通过形成更多的SEI和锂离子来消耗,所以一般只能在正极加入碳纳米管和石墨烯来提高倍率和低温环境性能。为了成本?
目前石墨烯的生产成本仍然较高,市面上所谓的“石墨烯”产品基本都是纳米石墨片。如果把石墨烯和碳纳米管做一个对比研究,我们国家会不断发现,两者都有着和很多中国企业几乎一样的“奇特性质”。当年碳纳米管的这些“神奇性质”,现在完全可以应用到石墨烯上。上世纪末,碳纳米管在中国开始在国际上流行起来,随后的五年里达到高潮。碳纳米管据说在锂电池领域有很多自己的“独特性能”。但是20多年过去了,这些“性能奇特”的碳纳米管并没有在产品上看到真正的商业应用。锂方面,碳纳米管只是作为正极导电剂。近两年,LFP动力电池已经开始小规模实验,这注定将成为电动汽车的主流技术。石墨烯在电化学性能上与碳纳米管类似,生产成本更高,加工难度更大。目前所谓的“石墨烯电池”纯属炒作,真正安静的R&D并不多,大部分走的是“快餐经济”路线。对比碳纳米管和石墨烯,历史总是惊人的相似!
石墨烯作为导电剂也没有明显的发展优势。这里还有一个关于石墨烯作为导电剂的问题。石墨块是人造石墨的一种,人造石墨是由焦炭制品人工加热制成的。一般提纯到高纯度或者碳纤维,附加值就高。石墨电极主要以石油焦和针状焦为原料,煤焦油沥青为粘结剂,经过煅烧、配料、混捏、压制、焙烧、石墨化和机械加工而成。它是一种导体,以电弧的形式释放电能来加热和熔化炉料。按其质量指标可分为普通功率、高功率和超高功率。石墨电极主要包括普通功率石墨电极、抗氧化涂层石墨电极、高功率石墨电极和超高功率石墨电极。石墨棒是高温真空炉中常用的电加热器,最高使用温度可达3000℃。它们在高温下易被氧化,除真空外,只能在中性气氛或还原性气氛中使用。其热膨胀系数小,热导率大,电阻系数为(8 ~ 13)×10-6ω·m,加工性能优于SiC和MoSi2,耐高温、极寒、极热,价格较低。目前,锂离子电池常用的导电剂有导电炭黑、乙炔黑、超级P等..一些制造商已经开始使用碳纤维和碳纳米管作为动力电池的导电剂。有没有可能把石墨烯加到电极材料里,看着它爆炸?答案很尴尬。