隨著節(jié)能減排、政府補(bǔ)貼等政策和需求的推動(dòng)，當(dāng)前中國(guó)汽車市場(chǎng)正迎來(lái)新能源汽車發(fā)展的“黃金時(shí)代”。隨著新能源汽車的強(qiáng)勢(shì)刷屏，石墨烯鋰電池重新進(jìn)入人們視線。

很多人不了解石墨烯，甚至認(rèn)為只有單層石墨烯才能稱作石墨烯。這也就是我為何不斷地進(jìn)行科普，從機(jī)理、應(yīng)用到標(biāo)準(zhǔn)，用更多實(shí)踐來(lái)證明他們都太武斷的目的。但不可諱言地說(shuō)，石墨烯在現(xiàn)階段還是個(gè)「配角」角色，不過(guò)，這個(gè)配角卻有著打通任督二脈的功效，就看你怎么設(shè)計(jì)配套的石墨烯材料了。

在正式回答石墨烯電池的相關(guān)問(wèn)題前，我們先來(lái)探討兩個(gè)情境：

• 第一，如果石墨烯成本降低到接近導(dǎo)電炭黑，但用量及功效卻更好，你會(huì)不會(huì)采用？

• 第二，如果在導(dǎo)電劑、硅碳負(fù)極、高鎳正極及隔膜都可以用石墨烯來(lái)達(dá)到更高性價(jià)比，這算不算是所謂的石墨烯電池？

坦言之，我們現(xiàn)在可以說(shuō)是石墨烯「基」電池，畢竟摻入的量很少就可以有效。但換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，一旦鋰電池各個(gè)部件上都被石墨烯取代時(shí)，我們?cè)撛趺捶Q呼那時(shí)候的鋰電池呢？

還是那句老話，如果你認(rèn)同從微觀上石墨烯是最好的材料，但在巨觀上你無(wú)法做技術(shù)突破，問(wèn)題絕對(duì)不在石墨烯，而是出在你自己不懂石墨烯怎么用！

撇開(kāi)石墨烯鋰電池及石墨烯「基」鋰電池名詞上的爭(zhēng)議不談，在前面提到的隔膜項(xiàng)目，我們比較了石墨烯及氧化石墨烯，在相同滲濾閾值之機(jī)械性能以氧化石墨烯表現(xiàn)比較好，原因在機(jī)械性及導(dǎo)熱性強(qiáng)調(diào)「界面」，越強(qiáng)的鍵結(jié)力對(duì)這兩類性能有利，選擇共價(jià)鍵是最佳選擇。

反觀，導(dǎo)電劑卻要求高電導(dǎo)率及金屬雜質(zhì)少于10ppm，因?yàn)榻饘匐x子（Fe、Co、Ni、Cr等）對(duì)電池的危害很大，所以很多石墨烯業(yè)者因?yàn)橹苽淙萜鲿?huì)釋出鐵離子就不達(dá)標(biāo)。

其實(shí)，更重要的是「成本」因素。幾年前先豐納米告訴我氧化石墨烯還原后每克成本要40元，這個(gè)才是無(wú)法取代現(xiàn)有產(chǎn)品的最大制約，各位想想看，你會(huì)因?yàn)槭鞘┚驮敢舛嗷◣讐K錢去購(gòu)買嗎？

一般來(lái)說(shuō)，石墨烯的壓實(shí)密度及振實(shí)密度偏低，使得在能量密度上不被看好。但石墨烯擁有良好的電導(dǎo)、熱導(dǎo)性，能讓鋰離子在石墨烯表面與電極間快速穿梭運(yùn)動(dòng)，讓功率密度變成強(qiáng)項(xiàng)，這也是石墨烯電池大多被提到能夠做到「快充」的根據(jù)。

另外，石墨烯還有些像傳統(tǒng)碳材在首次循環(huán)的庫(kù)倫效率偏低、充放電平臺(tái)過(guò)高、電位滯后嚴(yán)重以及循環(huán)穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)，而這些問(wèn)題其實(shí)都是高比表面無(wú)序碳材料的基本電化學(xué)特征。

但這樣就真的不能做好石墨烯鋰電池嗎？

其實(shí)不然，在負(fù)極材料上我們選擇硅碳負(fù)極來(lái)改性，就是看到硅基負(fù)極主要有三個(gè)缺點(diǎn)：電子電導(dǎo)率及鋰離子擴(kuò)散系數(shù)低大大降低了倍率性能、形成不穩(wěn)定的SEI膜及硅在充放電過(guò)程之體積變化超過(guò)300%。而石墨烯穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)緩沖了硅晶格的膨脹，減少了鋰離子脫插過(guò)程對(duì)材料晶格的破壞，從而延長(zhǎng)材料的循環(huán)壽命；

另一方面，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的石墨烯在復(fù)合材料中起到導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的作用，極大的提供高了鋰離子在材料的遷移速率，從而提高了材料的倍率性能。另外，還有一種做法是利用石墨烯微片包覆瀝青的碳，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不太會(huì)出現(xiàn)鋰枝晶結(jié)構(gòu)，可有效延長(zhǎng)電池壽命，并可達(dá)到快速充電的功能。

既然碳納米材料單獨(dú)作為負(fù)極材料存在不可逆容量高、電壓滯后等缺點(diǎn)，與其它負(fù)極材料復(fù)合使用是目前比較實(shí)際的選擇方案。所以，把石墨烯當(dāng)作「增益」材料，而不是一昧用本征石墨烯的角度來(lái)看鋰電池的技術(shù)突破，或許才能打開(kāi)鋰電池技術(shù)一條新的道路。