用石墨烯做的電池,壽命將提高十倍有余?
他拿來一摞A4紙邊打比方邊介紹說:“石墨塊就像這摞紙一樣具有層狀結(jié)構(gòu),經(jīng)過以前的處理方法,能將紙與紙之間的距離拉大,但每張紙還會(huì)與上下層的紙緊挨在一起,難以從一摞紙中剝離開。這樣有的幾張挨在一起,有的十幾張挨在一起,形成5層以下微片的幾率很小。”
找到了根源,問題便迎刃而解。“關(guān)鍵就是讓每一張紙從紙摞中均勻分散開。”孟英打比方說,如果原來是用小刀切的方式,那么新的工藝更像是在每一張紙之間安放了“炸藥”,所有“炸藥”會(huì)在同一時(shí)間共同發(fā)揮作用,這樣一摞紙就會(huì)均勻炸成一張張分散的紙片。
“炸開后的紙片如果挨得太近,還會(huì)重新團(tuán)聚在一起,這樣就會(huì)前功盡棄。”孟英介紹說,這個(gè)難題可以通過化學(xué)和物理方法解決,讓每一張小紙片失去團(tuán)聚性能,成為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的個(gè)體,即使挨得再近也無法重新團(tuán)聚起來。
對(duì)此,孟英感觸良深:“聽起來道理似乎很簡(jiǎn)單,為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量從1克到500噸的突破,五年時(shí)間里我們光制備工藝就更新了八代。想要達(dá)到更好的分層效果,每一步工藝路線涉及的材料選定和設(shè)備定型都會(huì)像神農(nóng)嘗百草一樣試驗(yàn)成百上千次。”
800元到25元的縮減
從黃金價(jià)降到白菜價(jià),依然保有黃金品質(zhì)
“我們要做的就是努力使石墨烯從黃金價(jià)降到白菜價(jià),但依然保有黃金的品質(zhì)。”孟英表示,只有將生產(chǎn)成本降低,才能使石墨烯更廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中,否則石墨烯將無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。“比如石墨烯電池效果確實(shí)很好,但如果價(jià)格是鋰電池的幾十倍,即便性能再優(yōu)異又有誰(shuí)會(huì)去選擇購(gòu)買?”
“5月底年產(chǎn)100噸生產(chǎn)線建成以后,我們生產(chǎn)的石墨烯微片成本將降到1克25元錢,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于每克800元的市場(chǎng)價(jià)。”孟英認(rèn)為,成本的大幅降低,將會(huì)使石墨烯具備參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的成本優(yōu)勢(shì)。
石墨烯的成本怎樣才能降低?“降低成本主要通過技術(shù)改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。”孟英介紹說,想要達(dá)到上百噸的年產(chǎn)量,只要一條生產(chǎn)線就能實(shí)現(xiàn),而按照原來的技術(shù)光設(shè)備就要幾萬臺(tái),僅這一項(xiàng)就要投入幾十億資金,設(shè)備折舊、人員工資等費(fèi)用則更不用說。此外,用幾百塊錢的原料替代上萬塊錢的,原料篩選也為降低成本發(fā)揮著重要作用,
他以特斯拉電動(dòng)汽車使用的18650電池為例介紹說,以每克石墨烯25元計(jì)算,每塊電池需要1.2克左右石墨烯,費(fèi)用為30元錢,這和普通鋰電池價(jià)格相差不是太大。但石墨烯電池的壽命為1萬次,是傳統(tǒng)電池的10倍,10塊傳統(tǒng)電池才能抵1塊石墨烯電池的使用壽命,照此計(jì)算石墨烯電池的價(jià)格反而更低。
“25元錢還遠(yuǎn)未達(dá)到成本極限,隨著研發(fā)深度的增加以及制備工藝的改進(jìn),成本將越來越低,我們的目標(biāo)是1克幾元錢甚至更低。”孟英對(duì)此有著清醒的認(rèn)識(shí),石墨烯價(jià)格越低需求量就越大,需求量的加大還會(huì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,這是一個(gè)良性循環(huán)。
“降低成本的同時(shí),還要保證石墨烯的品質(zhì),這樣石墨烯材料才會(huì)更有價(jià)值。”孟英解釋說,比表面積大小是評(píng)價(jià)石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要標(biāo)準(zhǔn),石墨烯比表面積越大,單層率越高,品質(zhì)越好。
石墨烯品質(zhì)的不穩(wěn)定,還會(huì)影響到下游產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品的性能穩(wěn)定。孟英舉例說,“比如不同批次石墨烯比表面積相差較大,如果制作成石墨烯電池,那么有的容量是普通鋰電池的1.1倍,有的是1.3倍,還有的甚至更多,在應(yīng)用時(shí)就會(huì)影響電動(dòng)汽車性能。”
“通過我們的技術(shù)生產(chǎn)的石墨烯初級(jí)產(chǎn)品,比表面積穩(wěn)定在每克550平方米左右,中試結(jié)果最高時(shí)可達(dá)到1000平方米左右。”據(jù)孟英介紹,通過控制原料品質(zhì)和生產(chǎn)工藝,該公司生產(chǎn)的石墨烯層數(shù)穩(wěn)定保持在5層以下。















