石墨烯電池的優(yōu)缺點(diǎn)介紹

石墨烯電池是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，所以又叫做單原子層石墨電池。利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。

（1）石墨烯電池優(yōu)點(diǎn)：

石墨烯鋰電池的優(yōu)越性能，其儲電量是目前市場最好產(chǎn)品鋰電池的三倍。一個(gè)鋰離子電池（以最先進(jìn)的為準(zhǔn)）的比能量數(shù)值為180wh/kg，而一個(gè)石墨烯電池的比能量則超過600whkg。

容量大：加入石墨烯材料，同等體積，容量擴(kuò)大五倍以上，可逆容量為672mAh/g，首次放電及充電容量分別為945mAh/g和650mAh/g，100次循環(huán)之后，比容量為460mAh/g。

導(dǎo)電快：大幅提升鋰離子電池的充電效率，且不會對電池的其他性能造成損害。

體積重量?。撼叽绾椭亓烤鶎⒆冃?，而且能量儲存密度得到了數(shù)十倍的提高，使其續(xù)航時(shí)間長。

使用壽命長：石墨烯作為導(dǎo)電添加劑，電阻小，散熱少，對增強(qiáng)電池的穩(wěn)定性、安全性，延長電池使用壽命有很大作用。

石墨烯材料的優(yōu)勢：最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料;

(1)石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，具有良好的電子傳輸通道，而良好的導(dǎo)熱性能也確保了其在使用中的穩(wěn)定性;

(2)石墨烯片層間距大于結(jié)晶性良好的石墨，使得鋰離子在石墨烯片層之間的擴(kuò)散通暢，有利于鋰離子的擴(kuò)散傳輸。因此，石墨烯基電極材料同時(shí)具有良好的電子傳輸通道和離子傳輸通道，非常有利于鋰離子電池功率性能的提高;

(3)石墨烯是單層碳原子，上下表面均可以存儲鋰離子，并且由于制備過程中引入了缺陷、邊緣懸掛鍵等，這些位置均可以存儲鋰離子，所以存儲容量大大提高了;

(4)嵌鋰電位高，充放電曲線陡峭，沒有明顯的電壓平臺，存在電壓滯后現(xiàn)象。

(5)幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/mK，高于碳納米管和金剛石常溫下其電子遷移率超過15000c2/V-s，比納米碳管或硅晶體高;

(6)電阻率只約106Qcm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料;良好的化學(xué)穩(wěn)定性;具有大理論比表面積(2630m2/g)。

2）用此電池供應(yīng)電力的電動(dòng)汽車最多能行駛1000公里，而其充電時(shí)間不到8分鐘。

3）使用壽命長。其使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的四倍，是鋰離子電池的兩倍。

4）重量輕。石墨烯的特性使得電池的重量可以減少為傳統(tǒng)電池的一半，這樣可以提高裝載該電池的機(jī)器的效率。

5）石墨烯相比于傳統(tǒng)的電池有著更大更多的優(yōu)勢，在使用壽命上，它的使用壽命是鋰離子電池的兩倍，是氫化電池的四倍。

6）更快的充電速度，并且在高溫下也比鋰離子電池更為耐用。

（2）石墨烯電池缺點(diǎn)：

1）目前石墨稀還沒達(dá)到實(shí)用化階段，離大批量生產(chǎn)還有很長的路要走。

2）市場上這些石墨烯電池也不是純石墨烯電池，他只是在鋰離子電池的基礎(chǔ)上摻雜了一些石墨烯的相關(guān)的技術(shù)，與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，它帶來的性能提升也僅僅只有那么一點(diǎn)點(diǎn)。再加上石墨烯的成本十分的高昂，它的制造工藝也非常的高，石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟，目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段的它無法達(dá)到量產(chǎn)的地步。

3）工藝特性不兼容。就是石墨烯比表面積過大，會對現(xiàn)有鋰離子電池的分散均漿等工序帶來一大堆工藝問題。假如電池廠調(diào)工藝會累死，又沒有性能指標(biāo)突破性進(jìn)步帶來的足夠的利潤空間驅(qū)動(dòng)，誰愿意上這個(gè)技術(shù)？石墨烯表面特性受化學(xué)狀態(tài)影響巨大，批次穩(wěn)定性，循環(huán)壽命等等都有很多問題，目前來看無法滿足鋰離子電池生產(chǎn)的一堆細(xì)致的要求。