当前位置: 石墨 >> 石墨前景 >> 石墨烯电池为什么没有取代锂电池成为电动车
石墨烯电池是一种被过度炒热的概念。我们平常使用的石墨就是石墨烯叠了很多很多层,1mm厚的石墨大概叠了万层石墨烯。
比如我们常用到的铅笔笔芯就是石墨制成的,除此之外石墨还被用来做电池上的正极、润滑剂或者集电弓上的碳刷条。
钻石(金刚石)、石墨、富勒烯、碳纳米管都是由碳元素组成的,它们都是碳的同素异形体,都是由碳单质形成的,由于碳形成的晶体结构不同导致了化学性质以及物理性质的不同。
晶体结构的不同为什么会导致化学性质以及物理性质的不同,可以参照“三角形具有稳定性”这个实验进行理解,这里就不再多做介绍了。
碳是一种很神奇的元素,碳原子无处不在,它在宇宙中的丰富度仅次于氢、氦、氧,它是构成地球有机体的主要元素,地球上的碳循环与生命演化发展过程息息相关,所以地球上的生命被誉为“碳机生命”。
碳原子只有两个电子层,并且有4个自由电子,失去电子和得到电子的能力相当强。这样使得碳链的长度可以由2个至数千个不等,碳骨架才成为了许许多多有机化合物的基础,形成了复制多种多样的高分子有机化合物,为生命的形成提供了物质基础。
石墨烯并不神秘,只是发现得比较晚。此前业界一直认为我们生活的三维空间里是不存在二维结构。直到年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地在实验室中通过“撕胶带”的方式,撕出了二维结构的石墨烯,也撕出了诺贝尔奖。
胶带撕石墨烯的方法:
用铅笔在纸上沉积一层厚厚的石墨,然后用第一块普通胶带从纸上撕下一层石墨,再用第二块胶带从第一块胶带上再撕下一层石墨,以此类推,最终石墨会变得越来越薄,最终会得到单层石墨烯。
所以就算有的电池厂家在电池里加了点石墨就说它的电池是石墨烯电池,并没有逻辑问题,也不违法,但我们需要知道“石墨烯+电池≠石墨烯电池”。
石墨烯确实是一种很神奇的材料,但它发现的时间尚短
石墨烯是二维蜂窝网状结构的碳单质形成的,它几乎完全透明,所以成为了世界上最薄但却是最坚硬的材料(0.nm厚却比钢铁的机械强度大),此外石墨烯也是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,也是目前世界上电阻率最小的材料。所以石墨烯被誉为“黑金”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”,石墨烯被蹭了一大波热度,尤其是电动车领域,石墨烯电池更是被神话了,然而只是嘴上说得神乎其神,并没有完全的发挥石墨烯的真正神力。
通过很多常规的方法都能获得石墨烯,但这样出来的尺寸是随机不可控制的,无法可靠地制造长度足供应用地石墨烯薄片样本。在年,由机械剥离法制备得到地石墨烯是世界最贵地材料之一,人头发截面尺寸大小的样品就需要花费美元,现在随着制备程序地规模化可以降低成本,但仍然是以克来计算成本。那些宣称已经实现量产的石墨烯并非真正单层地石墨烯,而大多是晶格缺陷较高、多层堆叠地石墨烯类产品,只能保持石墨烯部分特性。
单层石墨烯的各种优异性能,还仅仅只能在实验室体现出来,石墨烯何时能真正低成本量产商业化,仍然没有明确的方向。石墨烯确实是一种非常有前途的材料,但大家一定要理性的看待石墨烯电池这个问题。