石墨烯材料技術(shù)在儲(chǔ)能電池上的應(yīng)用還有多遠(yuǎn)?國(guó)內(nèi)最早從事石墨烯技術(shù)研發(fā)的北京碳世紀(jì)科技有限公司(下簡(jiǎn)稱碳世紀(jì))給出的答案是：就在當(dāng)下。2月21日，碳世紀(jì)在北京汽車博物館召開(kāi)石墨烯鋰離子五號(hào)充電電池“烯儲(chǔ)霸王”產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，宣告了中國(guó)首款可量產(chǎn)的石墨烯改性的鋰離子電池問(wèn)世。

烯儲(chǔ)霸王 趙廣立攝

石墨烯材料技術(shù)在儲(chǔ)能電池上的應(yīng)用還有多遠(yuǎn)?國(guó)內(nèi)最早從事石墨烯技術(shù)研發(fā)的北京碳世紀(jì)科技有限公司(下簡(jiǎn)稱碳世紀(jì))給出的答案是：就在當(dāng)下。2月21日，碳世紀(jì)在北京汽車博物館召開(kāi)石墨烯鋰離子五號(hào)充電電池“烯儲(chǔ)霸王”產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，宣告了中國(guó)首款可量產(chǎn)的石墨烯改性的鋰離子電池問(wèn)世。

“與普通5號(hào)干電池、充電電池相比，該款電池優(yōu)勢(shì)明顯，可循環(huán)使用30000次以上，能夠在-40℃~65℃的環(huán)境下使用，這些性能都是普通電池所不能及的。最重要的是，該款電池能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，產(chǎn)品發(fā)布也代表了正式投入市場(chǎng)。”在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，碳世紀(jì)董事長(zhǎng)閆立群如是說(shuō)。

“石墨烯電池”是一個(gè)常被商家和市場(chǎng)用來(lái)熱炒的概念，事實(shí)上，根據(jù)傳統(tǒng)電池一直遵循的“正極—負(fù)極活性材料”命名規(guī)則，將石墨烯材料應(yīng)用在電池中并不能稱之為“石墨烯電池”。不過(guò)，盡管“石墨烯電池”表述有所誤導(dǎo)，但是業(yè)內(nèi)專家卻看好石墨烯材料在電池上的應(yīng)用，尤其是在電極上發(fā)揮所長(zhǎng)。

“石墨烯電池的全稱應(yīng)是石墨烯改性鋰離子電池，其應(yīng)用制作電池共有四種方法，一是直接用在負(fù)極;二是作為正極的導(dǎo)電添加劑使用——所有鋰電池都要加導(dǎo)電添加劑，原來(lái)是加導(dǎo)電炭黑，現(xiàn)在用石墨烯替換炭黑，(這兩種)相對(duì)比較低端。”閆立群接著說(shuō)：“三是直接在鋰電池正極表面進(jìn)行包覆，因?yàn)殇囯娬龢O材料是金屬氧化物，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)導(dǎo)致氧化，導(dǎo)電性減弱，石墨烯覆蓋后會(huì)解決該問(wèn)題，提升微觀導(dǎo)電性。四是直接作為電極材料的骨架，以此增加正極材料強(qiáng)度，同時(shí)使石墨烯成為了正極的骨骼，整體提升鋰電池壽命，提高微觀導(dǎo)電性和電池的安全性能。”

“烯儲(chǔ)霸王”使用的即是第四種方法。“‘烯儲(chǔ)霸王’是石墨烯改性的鈦酸鋰負(fù)極鋰電池，磷酸鐵鋰做正極，采用石墨烯包覆的鈦酸鋰材料做為電池負(fù)極，這大大提高了電子導(dǎo)電率，能夠快速充電。此外，石墨烯包覆后的鈦酸鋰和電池中的電解液反應(yīng)時(shí)產(chǎn)氣率會(huì)大大降低，可有效提高電池的高溫循環(huán)壽命。”閆立群介紹說(shuō)。

“烯儲(chǔ)霸王”這一首款石墨烯鋰離子充電電池是標(biāo)準(zhǔn)5號(hào)電池。談及為何選擇將石墨烯技術(shù)用以研發(fā)生產(chǎn)這類民用電池，閆立群說(shuō)，5號(hào)電池在很多小電器、兒童玩具和數(shù)碼產(chǎn)品中廣泛使用，是家庭必備品，“立馬就能夠用得上”。

“我們的石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品都是能夠直接投入市場(chǎng)的，并且實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。”閆立群表示：“碳世紀(jì)的出發(fā)點(diǎn)就是讓石墨烯材料及其技術(shù)早日用于大眾的生產(chǎn)生活。”

閆立群還介紹說(shuō)，相比于普通可充電電池(如鎳氫電池)，“烯儲(chǔ)霸王”在工作溫度和充電次數(shù)方面均有更加優(yōu)異的表現(xiàn)。普通充電的鎳氫電池充電次數(shù)約為1000次，工作溫度在0℃~40℃之間，而“烯儲(chǔ)霸王”在正確的充放電條件下，充電次數(shù)可高達(dá)30000次，工作環(huán)境溫度范圍也可放寬到-40℃~65℃。這也很關(guān)鍵：一般而言，當(dāng)電池在超出工作環(huán)境范圍溫度時(shí)，就會(huì)造成電池電壓過(guò)低，達(dá)不到用電器用電要求，容易導(dǎo)致電器直接關(guān)機(jī)或無(wú)法使用。

作為一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角形呈蜂巢晶格狀、只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料，石墨烯被稱作“新材料之王”。石墨烯和其他材料結(jié)合后，能夠賦予其他材料的納米結(jié)構(gòu)，從而在不改變?cè)泄I(yè)及生產(chǎn)設(shè)備的情況下，改善材料的宏觀性能，具備極其廣闊的應(yīng)用前景。

碳世紀(jì)是一家專于石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)和石墨烯下游應(yīng)用技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的高新技術(shù)企業(yè)，目前已建成全球首條石墨烯(單層碳原子)噸級(jí)示范生產(chǎn)線，成功研制了石墨烯光致電推動(dòng)技術(shù)、石墨烯發(fā)動(dòng)機(jī)油節(jié)能改進(jìn)劑、超級(jí)電容器用石墨烯改性活性炭、石墨烯改性塑料、石墨烯空氣凈化系列產(chǎn)品和技術(shù)、石墨烯表面波探測(cè)技術(shù)等。

“與普通5號(hào)干電池、充電電池相比，該款電池優(yōu)勢(shì)明顯，可循環(huán)使用30000次以上，能夠在-40℃~65℃的環(huán)境下使用，這些性能都是普通電池所不能及的。最重要的是，該款電池能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，產(chǎn)品發(fā)布也代表了正式投入市場(chǎng)。”在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，碳世紀(jì)董事長(zhǎng)閆立群如是說(shuō)。

“石墨烯電池”是一個(gè)常被商家和市場(chǎng)用來(lái)熱炒的概念，事實(shí)上，根據(jù)傳統(tǒng)電池一直遵循的“正極—負(fù)極活性材料”命名規(guī)則，將石墨烯材料應(yīng)用在電池中并不能稱之為“石墨烯電池”。不過(guò)，盡管“石墨烯電池”表述有所誤導(dǎo)，但是業(yè)內(nèi)專家卻看好石墨烯材料在電池上的應(yīng)用，尤其是在電極上發(fā)揮所長(zhǎng)。

“石墨烯電池的全稱應(yīng)是石墨烯改性鋰離子電池，其應(yīng)用制作電池共有四種方法，一是直接用在負(fù)極;二是作為正極的導(dǎo)電添加劑使用——所有鋰電池都要加導(dǎo)電添加劑，原來(lái)是加導(dǎo)電炭黑，現(xiàn)在用石墨烯替換炭黑，(這兩種)相對(duì)比較低端。”閆立群接著說(shuō)：“三是直接在鋰電池正極表面進(jìn)行包覆，因?yàn)殇囯娬龢O材料是金屬氧化物，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)導(dǎo)致氧化，導(dǎo)電性減弱，石墨烯覆蓋后會(huì)解決該問(wèn)題，提升微觀導(dǎo)電性。四是直接作為電極材料的骨架，以此增加正極材料強(qiáng)度，同時(shí)使石墨烯成為了正極的骨骼，整體提升鋰電池壽命，提高微觀導(dǎo)電性和電池的安全性能。”

“烯儲(chǔ)霸王”使用的即是第四種方法。“‘烯儲(chǔ)霸王’是石墨烯改性的鈦酸鋰負(fù)極鋰電池，磷酸鐵鋰做正極，采用石墨烯包覆的鈦酸鋰材料做為電池負(fù)極，這大大提高了電子導(dǎo)電率，能夠快速充電。此外，石墨烯包覆后的鈦酸鋰和電池中的電解液反應(yīng)時(shí)產(chǎn)氣率會(huì)大大降低，可有效提高電池的高溫循環(huán)壽命。”閆立群介紹說(shuō)。

“烯儲(chǔ)霸王”這一首款石墨烯鋰離子充電電池是標(biāo)準(zhǔn)5號(hào)電池。談及為何選擇將石墨烯技術(shù)用以研發(fā)生產(chǎn)這類民用電池，閆立群說(shuō)，5號(hào)電池在很多小電器、兒童玩具和數(shù)碼產(chǎn)品中廣泛使用，是家庭必備品，“立馬就能夠用得上”。

“我們的石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品都是能夠直接投入市場(chǎng)的，并且實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。”閆立群表示：“碳世紀(jì)的出發(fā)點(diǎn)就是讓石墨烯材料及其技術(shù)早日用于大眾的生產(chǎn)生活。”

閆立群還介紹說(shuō)，相比于普通可充電電池(如鎳氫電池)，“烯儲(chǔ)霸王”在工作溫度和充電次數(shù)方面均有更加優(yōu)異的表現(xiàn)。普通充電的鎳氫電池充電次數(shù)約為1000次，工作溫度在0℃~40℃之間，而“烯儲(chǔ)霸王”在正確的充放電條件下，充電次數(shù)可高達(dá)30000次，工作環(huán)境溫度范圍也可放寬到-40℃~65℃。這也很關(guān)鍵：一般而言，當(dāng)電池在超出工作環(huán)境范圍溫度時(shí)，就會(huì)造成電池電壓過(guò)低，達(dá)不到用電器用電要求，容易導(dǎo)致電器直接關(guān)機(jī)或無(wú)法使用。

作為一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角形呈蜂巢晶格狀、只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料，石墨烯被稱作“新材料之王”。石墨烯和其他材料結(jié)合后，能夠賦予其他材料的納米結(jié)構(gòu)，從而在不改變?cè)泄I(yè)及生產(chǎn)設(shè)備的情況下，改善材料的宏觀性能，具備極其廣闊的應(yīng)用前景。

碳世紀(jì)是一家專于石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)和石墨烯下游應(yīng)用技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的高新技術(shù)企業(yè)，目前已建成全球首條石墨烯(單層碳原子)噸級(jí)示范生產(chǎn)線，成功研制了石墨烯光致電推動(dòng)技術(shù)、石墨烯發(fā)動(dòng)機(jī)油節(jié)能改進(jìn)劑、超級(jí)電容器用石墨烯改性活性炭、石墨烯改性塑料、石墨烯空氣凈化系列產(chǎn)品和技術(shù)、石墨烯表面波探測(cè)技術(shù)等。