石墨烯行业：少点套路 多点真诚

石墨烯与其它新型负极材料，比如硅基和锡基材料以及过渡金属化合物形成复合材料，是当前“纳米锂电”最热门的研究领域，在过去数年发表了上千篇paper。复合的原理，一方面是利用石墨烯片层柔韧性来缓冲这些高容量电极材料在循环过程中的体积膨胀，另一方面石墨烯优异的导电性能可以改善材料颗粒间的电接触降低极化，这些因素都可以改善复合材料的电化学性能。

　　但是，并不是说仅仅只有石墨烯才能达到改善效果，综合运用常规的碳材料复合技术和工艺，同样能够取得类似甚至更好的电化学性能。比如Si/C复合负极材料，相比于普通的干法复合工艺，复合石墨烯并没有明显改善材料的电化学性能，反而由于石墨烯的分散性以及相容性问题而增加了工艺的复杂性而影响到批次稳定性。如果综合考量材料成本、生产工艺、加工性和电化学性能，笔者认为，石墨烯或者石墨烯复合材料实际用于锂电负极的可能性很小产业化前景渺茫。

　　石墨烯用作导电剂无明显优势:

　　现在锂电常用的导电剂有导电炭黑、乙炔黑、科琴黑，SuperP等，现在也有电池厂家在动力电池上开始使用碳纤维(VGCF)和碳纳米管(CNT)作为导电剂。

　　石墨烯用作导电剂的原理是其二维高比表面积的特殊结构所带来的优异的电子传输能力。从目前积累的测试数据来看，VGCF、CNT以及石墨烯在倍率性能方面都比SuperP都有一定提高，但这三者之间在电化学性能提升程度上的差异很小，石墨烯并未显示出明显的优势。

　　也就是说，如果你用了截止电压4.35V容量170mAh/g的高压钴酸锂，你加多少石墨烯都不可能把钴酸锂的容量提高到180mAh/g，更别说动不动就提高几倍容量的所谓“石墨烯电池”了。添加石墨烯有可能提高电池循环寿命吗?这也是不可能的。石墨烯的比表面积比CNT更大，添加在负极只能形成更多的SEI而消耗锂离子，所以CNT和石墨烯一般只能添加在正极用来改善倍率和低温性能。

　　但是，石墨烯表面丰富的官能团就是石墨烯表面的小伤口，添加过多不仅会降低电池能量密度，而且会增加电解液吸液量，另外一方面还会增加与电解液的副反应而影响循环性，甚至有可能带来安全性问题。那么成本方面呢?目前石墨烯的生产成本极其昂贵，而市场上所谓的廉价“石墨烯”产品基本上都是氧化石墨烯。

　　即便是氧化石墨烯成本也高于CNT，而CNT的成本又比VGCF高。而且在分散性和加工性方面，VGCF比CNT和石墨烯更容易操作，可见石墨烯在用作导电添加剂方面，目前跟CNT和VGCF在性价比方面并没有优势可言。

　　石墨烯功能涂层铝箔：

　　其实际性能跟普通碳涂覆铝箔(A123联合汉高开发)并无多少提高，反倒是成本和工艺复杂程度增加不少，该技术商业化的可能性很低。

　　相比于碳纳米管CNT，石墨烯在电化学性能方面与之非常相似并无任何特殊之处，反倒是生产成本更高，生产过程对环境污染更加严重，实际操作和加工性能更加困难。根据自己多年的锂电研发和生产经验，笔者并不认为石墨烯会在锂离子电池领域有多少实际应用价值，当前所谓的“石墨烯电池”纯属炒作。

　　5.石墨烯行业需要“少点套路，多点真诚”

　　前几天，笔者刚参加了在南宁举行的“2016石墨烯产业˙技术高峰论坛，多位与会专家学者接受记者采访时认为，尽管中国的石墨烯研发和产业化都取得了不俗的成就，但是当前我国石墨烯行业发展也呈现出高端产品介入不足，低端产品“一哄而上”的隐忧。

　　中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春：

　　介绍，目前石墨烯在中国市场上主要作为添加剂使用，对传统产业进行修补，关键技术还没有突破，整体产业技术门槛不高。而美欧的研究则主要集中在光电器件、传感器、医药、环保材料等高端领域上。

　　清华大学深圳研究生院、清华-伯克利深圳学院院长康飞宇：

　　石墨烯生产了做什么去?这些东西是一个配套的产业，对下游要有这个(虑)的，你不是说是有钱就能做成的事，所以我想地方政府对石墨烯产业的发展要冷静、理性对待。

　　深圳烯旺新材料科技股份有限公司董事长冯冠平：

　　现在我在担心的是一哄而起，生产出来卖给谁?谁用?我认为这是一个很现实的问题，不是说企业投钱就完了，你还要让它健康成长。

　　由此可见，石墨烯目前还处在基础研发的前期，制备、应用等很多领域还存在很多问题待解决，很多基础性能还没研究明白。

　　正极：

　　石墨烯的主要是用作导电剂添加到磷酸铁锂正极中，改善倍率和低温性能;也有添加到磷酸锰锂和磷酸钒锂提高循环性能的研究。

　　那么，添加石墨烯有可能让电极材料性能爆发吗?答案是否定的。以iPhone手机电池为例，其电池容量的提升主要是由于LCO工作电压提升的结果，将上限充电电压从4.2V提升到目前i-Phone6上的4.35V，使得LCO的容量从145mAh/g逐步提高到160-170mAh/g(高压LCO必须经过体相掺杂和表面包覆等改性措施)，这些提高都跟石墨烯无关。