天天喊石墨烯電池，其實都叫錯了

與石墨相比，不具有層狀結構的石墨烯用作鋰電負極的產業化前景不樂觀。從目前技術發展階段來看，石墨烯電池尚未出現。

不久前，某知名廠商在法國官方推特上發布消息，預告其將是第一個配備“石墨烯電池”的手機品牌，并指出這種電池比以前的型號充電速度更快、更耐用、更小巧。雖然不久這則消息被刪除，但這再次引起了人們對石墨烯及其在電池中所起作用的關注。那么，目前到底有沒有“石墨烯電池”？當石墨烯遇到電池又會給我們帶來哪些驚喜呢？

石墨烯+鋰電池≠石墨烯電池

目前，很多人將含有石墨烯材料的電池稱為“石墨烯電池”。“其實，稱這些電池為石墨烯電池并不十分科學和嚴謹，并且這個概念也不符合行業命名原則，非行業共識。”教育部長江學者、國家杰出青年科學基金獲得者、天津大學化工學院教授楊全紅在接受科技日報記者采訪時指出，石墨烯因其獨特的物理化學性質，已經在鋰電池中展示出巨大的應用潛力。但是，作為一種碳納米材料，石墨烯之于鋰電池并未超出目前常用碳材料的作用范疇。雖然目前科技論文、企業產品等關于石墨烯提升鋰電池性能的消息屢見不鮮，但其核心儲能機制并未因石墨烯的加入而改變，因此將添加了石墨烯的鋰電池稱為石墨烯電池并不恰當。

此外，從專業的角度，電池即便以關鍵材料命名，也一般遵循“正極-負極活性材料”的規則，鋰電池的充放電，由鋰離子在正、負極材料中的嵌入和脫出來完成。因此，如果命名為石墨烯電池，則石墨烯應該是主要的電極材料，但現在石墨烯類似添加劑，在電池中的主要作用是提高電極的導電性或者導熱/散熱特性，并不是電池正負極的活性材料。因此并不能將這樣的電池命名為石墨烯電池，而將之稱為石墨烯基鋰電池則更準確。

“添加劑”讓電池性能提升

“5G時代來臨，人們迫切需要電池能夠做到快速充放電、熱傳導快、能量密度高等性能。不可否認的是，‘添加劑’石墨烯能夠使鋰電池性能明顯提升，部分解決目前的產業瓶頸。”楊全紅表示。

迅猛發展的電動汽車和3C電子等移動智能終端應用，要求二次電池具有盡量小的體積和盡量高的體積能量密度。納米技術使二次電池的質量能量密度和充放電速度大幅提高，但體積能量密度卻很難通過納米化技術提高。楊全紅表示，納米材料的致密化是使電極材料同時具有高的質量和體積性能的必由之路。石墨烯是碳材料的基本結構單元，近期的研究表明，基于膠體化學的石墨烯致密化技術，可以實現多孔碳納米材料的致密化，就像將膨化食品轉化為壓縮餅干。這種技術在鋰電池中最直接的應用就是，可以實現高性能硅碳電極的致密化，使單位體積鋰電池的容量大幅增加，為消除電動汽車的里程焦慮和3C電子等智能終端電池的小型化提供解決方案。這可能成為未來石墨烯在提高鋰電池性能方面的重要應用。