鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規模量產能不能實現

來源：存能電氣  日期：2019-12-02 16:03  瀏覽量：次

　　鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規模量產能不能實現？據了解，紡絲級單層氧化石墨烯十噸生產線生產的產品單層率大于99％，能夠支撐多樣化的下游應用。從行業發展趨勢上看，石墨烯整個產業鏈具備良好的發展前景和持續的增長潛力，未來隨技術進步帶來的成本下降以及產品大規模量產，石墨烯產品用量有望迎來爆發式增長。

　　鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規模量產能不能實現？

　　石墨烯鋰電池是國家重點支持的戰略前沿和新興材料產業，一直以來，高品質單層石墨烯粉體類原料無法量產，使得石墨烯諸多優異性能無法充分發揮出來，導致其產業化之路困難重重。

　　作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”。低成本量產石墨烯是石墨烯產業發展的關鍵環節，近幾年來國家在各大科研院所投入巨大。

　　石墨烯只有低成本量產后，才能實現其在新型材料中的廣泛應用，該生產線的投產將為我國石墨烯鋰電池的產業化作出貢獻，其一是繼續降低成本，使其每克下降到10元之內，其二是在下游產業鏈條上迅速廣泛應用。

　　石墨烯材料的特性

　　石墨烯是目前世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。

　　因為它的電阻率極低，電子的移動速度極快，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管，由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

　　石墨烯鋰電池另一個特性是能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應，石墨烯的結構非常穩定，石墨烯內部的碳原子之間的連接很柔韌，當施加外力于石墨烯時，碳原子面會彎曲變形，使得碳原子不必重新排列來適應外力，從而保持結構穩定。

　　這種穩定的晶格結構使石墨烯具有優秀的導熱性。另外，石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯內部電子受到的干擾也非常小。

　　常規石墨烯鋰電池材料生產主要有三種方式，一種是對石墨進行剝離，第二種是對天然氣、甲烷等進行化學氣相沉積，第三種是氧化石墨還原法，以上方法存在生產周期長、環境污染嚴重以及產能受限等問題。

　　石墨烯被視為計算機芯片中“硅”的潛在替代品，這種像原子層一樣薄的材料具有高導電性、強張力、高韌性和高散熱性。研究人員表示，相比于硅，它可以為芯片帶來近1000倍的速度提高，并減少近50倍的能源消耗。

　　從每噸3300元到每噸100萬元，碳化硅生產企業的“下腳料”，經過一系列科技轉化，變身為“黑金”新材料——石墨烯，實現了300倍的增值。石墨烯已經被發現十多年了，人們對它如何轉化為電子產品這件事依然充滿了興奮，但人們發現，要將石墨烯產品商業化和量產頗具挑戰性。