真正的“石墨烯電池”為何一直沒有問世？

近年來，石墨烯在能源領(lǐng)域里尤其是二次電池領(lǐng)域中得到廣泛關(guān)注。石墨烯具有獨(dú)特的化學(xué)和物理性質(zhì)以及可控的形貌與缺陷，為在分子原子尺度的上研究電化學(xué)現(xiàn)象提供了一個(gè)非常好的平臺。但是，如果作為電池中一種成分，石墨烯究竟存在著哪些實(shí)際問題導(dǎo)致并沒有真正的“石墨烯電池”問世?甚至很難取代傳統(tǒng)的石墨負(fù)極。 該問題的根源卻很少人研究報(bào)道 。

最近，美國阿肯色大學(xué)肖婕和大連化物所的李先鋒等合作撰寫一篇關(guān)于石墨烯在鋰電中應(yīng)用的挑戰(zhàn)的綜述。 他們討論了石墨烯在鋰離子正負(fù)極，鋰硫，鋰氧，金屬鋰保護(hù)和鋰氟化碳電池里的應(yīng)用。

從各自體系的基本電化學(xué)原理出發(fā)對每一類電池的特點(diǎn)和要求進(jìn)行了詳細(xì)討論，并對石墨烯在各類電池中可以發(fā)揮的本領(lǐng)和其自身的電化學(xué)局限性進(jìn)行了討論。本論文在簡略綜述報(bào)道過的石墨烯在電池中的優(yōu)勢之外，重點(diǎn)對石墨烯在各個(gè)體系里的主要問題比如比表面太大，導(dǎo)致電解液分解(尤其在負(fù)極上)產(chǎn)生的副反應(yīng)過多而效率太低，半電池里石墨烯充電電壓過高(超過2 伏)從而導(dǎo)致全電池里放電電壓太低而無法使用等實(shí)際問題都一一進(jìn)行了詳細(xì)討論。

這篇綜述著重討論了石墨烯在電池實(shí)際運(yùn)用中可能出現(xiàn)的問題，希望能夠提供一些不同的參考意見。希望越來越多的研究兼顧實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，不顧此失彼，從不同的角度出發(fā)思考問題才有可能最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

石墨烯防腐涂料明年投產(chǎn)

這個(gè)市科委和寶山區(qū)政府聯(lián)合打造的平臺，采用市場化運(yùn)作模式，由上海超碳石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)有限公司運(yùn)營。去年6月，該公司分別與上海理工大學(xué)、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、上海第二工業(yè)大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)簽約，啟動(dòng)石墨烯防腐涂料、石墨烯導(dǎo)電劑漿料、石墨烯導(dǎo)熱硅脂3個(gè)實(shí)驗(yàn)室成果的中試項(xiàng)目。根據(jù)協(xié)議，平臺為科研團(tuán)隊(duì)提供場地、設(shè)備、工程人員、資金、產(chǎn)學(xué)研合作牽線等支持。如果中試成功并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，雙方按一定比例分配收益;如果失敗，中試費(fèi)用全部由平臺承擔(dān)。

近日，這些項(xiàng)目都取得成功。楊俊和告訴記者，他帶隊(duì)研發(fā)的石墨烯防腐涂料，將石墨烯材料成功分散到涂料中，并在中試階段解決了一系列工藝技術(shù)問題。經(jīng)石墨烯功能型平臺牽線，該團(tuán)隊(duì)已與上海華誼精細(xì)化工有限公司簽約，將于今年下半年開建100噸示范工程，計(jì)劃明年投產(chǎn)。

“隨著溶劑型涂料逐步退出市場，石墨烯防腐涂料有很大的市場空間。”上海超碳石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)有限公司董事長孟巖說。由于溶劑型涂料會產(chǎn)生污染環(huán)境的揮發(fā)性有機(jī)化合物，我國政府已出臺政策，鼓勵(lì)用水性涂料替代溶劑型涂料。然而，目前市場上的水性涂料防腐性能較差，給實(shí)際替代造成了困難。于是乎，具有很好防腐性能的石墨烯材料迎來“風(fēng)口”，但如何將它分散在涂料中，不影響涂裝工藝是一個(gè)難題。上海理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過5年實(shí)驗(yàn)室研發(fā)后，在石墨烯功能型平臺上完成中試，終于攻克難題，讓這套工藝技術(shù)進(jìn)入了工廠。