锂离子和锂电池:石墨烯该如何应战?

发布时间:2019-07-30

  近年来,石墨烯在能源领域里尤其是二次电池领域中得到广泛关注。石墨烯具有独特的化学和物理性质以及可控的形貌与缺陷,为在分子原子尺度的上研究电化学现象提供了一个非常好的平台。但是,如果作为电池中一种成分,石墨烯究竟存在着哪些实际问题导致并没有真正的“石墨烯电池”问世?甚至很难取代传统的石墨负极。 该问题的根源却很少人研究报道 。

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  2017年,美国阿肯色大学肖婕和大连化物所的李先锋等合作撰写一篇关于石墨烯在锂电中应用的挑战的综述。 他们讨论了石墨烯在锂离子正负极,锂硫,锂氧,金属锂保护和锂氟化碳电池里的应用。

  从各自体系的基本电化学原理出发对每一类电池的特点和要求进行了详细讨论,并对石墨烯在各类电池中可以发挥的本领和其自身的电化学局限性进行了讨论。本论文在简略综述报道过的石墨烯在电池中的优势之外,重点对石墨烯在各个体系里的主要问题比如比表面太大,导致电解液分解(尤其在负极上)产生的副反应过多而效率太低,半电池里石墨烯充电电压过高(超过2 伏)从而导致全电池里放电电压太低而无法使用等实际问题都一一进行了详细讨论。

  这篇综述着重讨论了石墨烯在电池实际运用中可能出现的问题,希望能够提供一些不同的参考意见。希望越来越多的研究兼顾实际应用中存在的问题,不顾此失彼,从不同的角度出发思考问题才有可能最终实现应用。

  石墨烯防腐涂料明年投产

  这个市科委和宝山区政府联合打造的平台,采用市场化运作模式,由上海超碳石墨烯产业技术有限公司运营。去年6月,该公司分别与上海理工大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、上海第二工业大学的科研团队签约,启动石墨烯防腐涂料、石墨烯导电剂浆料、石墨烯导热硅脂3个实验室成果的中试项目。根据协议,平台为科研团队提供场地、设备、工程人员、资金、产学研合作牵线等支持。如果中试成功并进入产业化阶段,双方按一定比例分配收益;如果失败,中试费用全部由平台承担。

  2017年6月,这些项目都取得成功。杨俊和告诉记者,他带队研发的石墨烯防腐涂料,将石墨烯材料成功分散到涂料中,并在中试阶段解决了一系列工艺技术问题。经石墨烯功能型平台牵线,该团队已与上海华谊精细化工有限公司签约,将于2017年下半年开建100吨示范工程,计划明年投产。

  “随着溶剂型涂料逐步退出市场,石墨烯防腐涂料有很大的市场空间。”上海超碳石墨烯产业技术有限公司董事长孟岩说。由于溶剂型涂料会产生污染环境的挥发性有机化合物,我国政府已出台政策,鼓励用水性涂料替代溶剂型涂料。然而,目前市场上的水性涂料防腐性能较差,给实际替代造成了困难。于是乎,具有很好防腐性能的石墨烯材料迎来“风口”,但如何将它分散在涂料中,不影响涂装工艺是一个难题。上海理工大学团队经过5年实验室研发后,在石墨烯功能型平台上完成中试,终于攻克难题,让这套工艺技术进入了工厂。(2017年讯)



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