近來三星開發出石墨烯電池的新聞又一次引爆了網絡,好多人都來問我怎么樣,那今天就聊聊這個技術。
本篇文章主要是用納米SiO2做基體,然后CVD在上面沉積長出多層的石墨烯,使SiO2球變成一個個“爆米花”狀的芯部為SiO,表面為一層層石墨烯的復合材料,他們將其命名為石墨烯球——Graphene Ball。然后該球在文章中,他們主要探索了兩種用法:一為復合于NMC正極材料表面做導電極,可以降低傳統導電碳的用量,從而提高正極塊材的最終體積能量密度,二是經鋰化處理后直接用作負極材料,仍然沒有脫離大家對于石墨烯用于鋰電池的一般認識:導電劑與活性材料。
而在此時問題就來了,石墨烯是該復合材料球中的一部分,然后在整體電池中使用量并不高,以石墨烯來命名該電池是不合適的。而且你們看一下韓國人怎么起的名:“石墨烯球用于鋰電(達成)快速和高體積能量密度”。
PART I 先說當導電劑
通過制備石墨烯球,該文制備了石墨烯球GB,可以實現很低的添加量達成良好的導電效果,因此其正極配方可以變為:97 wt% NCM active material, 0.5 wt% super P, 1.0 wt% GB, and 1.5 wt% polymeric binder,而傳統上漿料中NCM的占比一般為92%。因為導電碳材料用量的變少,可以使該部分的體積能量密度提高33%左右,使得最終的電池能量密度達到800WH/L,而目前的三元電池600~700WH/L的居多。這應該是其比較重要的貢獻:即讓石墨烯導電劑達到了實用化,克服了能量密度方面的問題。
作者也給出了該體系改性后的三元鋰電循環性能、高溫性能方面的改善,文章里都有圖,我就不展開講了。
然而:
1) CVD做導電劑成本有多高?我實在不想每次都拿這說事,但是不說也不行啊。
2) SP圖11中,作為對照樣的傳統NCM性能差成這樣。。。 5C不到60?
PART II 再說做負極
石墨烯當然理論上是可以做負極的,實際上嘛,也不是不能做。本文中,作者把合成的GB直接拿來做負極了,這樣做了一個NCM-GB(正極導電極)/GB(負極)的石墨烯占比很高的全電池,綜合性能是不錯,大家有興趣可以看看。
不過問題在于:這樣的一個全電池有點為了石墨烯而石墨烯,即就是為了把石墨烯用上,把其它幾個關鍵因素仍然犧牲了不少。
作者自己都老實給出了石墨烯球GB需要鋰化解決首次效率的問題,真實用起來,石墨烯球成本一定很高,還需要鋰化,那。。。我為什么不用便宜的石墨,不用容量可能更高的硅呢?
PART III 沒完
本來不想寫的這么尖銳,然而仔細看了文章后,還是感覺不吐不快。
大家可以看看本文作者給出的NCM復合GB/不復合GB的0.1C和1C首周充放電曲線。
可以看到:NCM 0.1C第一周充電,恒壓平臺不見了?然后放電容量高于充電容量?首次效率10X%?另外該NCM1C克容量只有150左右?是不是對照樣性能也太爛了。
再然后,為什么給出的數據都是只有放電容量的,充電容量呢?以及對于一個新的復合體系(而且大概率副反應很大),第一周的CV為什么也沒有呢?
責任編輯: 李穎