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如何看待三星宣布开发出“石墨烯电池”?

刘冠伟 刘冠伟

近来三星开发出石墨烯电池的新闻又一次引爆了网络,好多人都来问我怎么样,那今天就聊聊这个技术。

本篇文章主要是用纳米SiO2做基体,然后CVD在上面沉积长出多层的石墨烯,使SiO2球变成一个个“爆米花”状的芯部为SiO,表面为一层层石墨烯的复合材料,他们将其命名为石墨烯球——Graphene Ball。然后该球在文章中,他们主要探索了两种用法:一为复合于NMC正极材料表面做导电极,可以降低传统导电碳的用量,从而提高正极块材的最终体积能量密度,二是经锂化处理后直接用作负极材料,仍然没有脱离大家对于石墨烯用于锂电池的一般认识:导电剂与活性材料。 

而在此时问题就来了,石墨烯是该复合材料球中的一部分,然后在整体电池中使用量并不高,以石墨烯来命名该电池是不合适的。而且你们看一下韩国人怎么起的名:“石墨烯球用于锂电(达成)快速和高体积能量密度”。

  image.png

PART I 先说当导电剂

通过制备石墨烯球,该文制备了石墨烯球GB,可以实现很低的添加量达成良好的导电效果,因此其正极配方可以变为:97 wt% NCM active material, 0.5 wt% super P, 1.0 wt% GB, and 1.5 wt% polymeric binder,而传统上浆料中NCM的占比一般为92%。因为导电碳材料用量的变少,可以使该部分的体积能量密度提高33%左右,使得最终的电池能量密度达到800WH/L,而目前的三元电池600~700WH/L的居多。这应该是其比较重要的贡献:即让石墨烯导电剂达到了实用化,克服了能量密度方面的问题。

作者也给出了该体系改性后的三元锂电循环性能、高温性能方面的改善,文章里都有图,我就不展开讲了。

然而:

1)  CVD做导电剂成本有多高?我实在不想每次都拿这说事,但是不说也不行啊。

2)  SP图11中,作为对照样的传统NCM性能差成这样。。。 5C不到60?

image.png

PART II 再说做负极

石墨烯当然理论上是可以做负极的,实际上嘛,也不是不能做。本文中,作者把合成的GB直接拿来做负极了,这样做了一个NCM-GB(正极导电极)/GB(负极)的石墨烯占比很高的全电池,综合性能是不错,大家有兴趣可以看看。

不过问题在于:这样的一个全电池有点为了石墨烯而石墨烯,即就是为了把石墨烯用上,把其它几个关键因素仍然牺牲了不少。

作者自己都老实给出了石墨烯球GB需要锂化解决首次效率的问题,真实用起来,石墨烯球成本一定很高,还需要锂化,那。。。我为什么不用便宜的石墨,不用容量可能更高的硅呢?image.png

PART III 没完

本来不想写的这么尖锐,然而仔细看了文章后,还是感觉不吐不快。

大家可以看看本文作者给出的NCM复合GB/不复合GB的0.1C和1C首周充放电曲线。

可以看到:NCM 0.1C第一周充电,恒压平台不见了?然后放电容量高于充电容量?首次效率10X%?另外该NCM1C克容量只有150左右?是不是对照样性能也太烂了。

再然后,为什么给出的数据都是只有放电容量的,充电容量呢?以及对于一个新的复合体系(而且大概率副反应很大),第一周的CV为什么也没有呢?

image.png

我不太明白,期待韩国技术人员的解答。 

来源:北京赛车pk10开奖直播

作者:刘冠伟

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