據(jù)報(bào)道，美國科學(xué)家最近研發(fā)出了一種以石墨烯材料為基礎(chǔ)的超級(jí)電容器，其充電速率遠(yuǎn)新加坡研制新型添加劑，可延長(zhǎng)鋰電池壽命。

 

據(jù)了解，近日新加坡南洋理工大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院的研究小組成功研發(fā)出一種二氧化鈦納米纖維。該纖維用途廣泛，可用于濾膜、無菌紗布和延長(zhǎng)鋰電子電池的壽命等，其中濾膜的特殊效果更是引起業(yè)界的關(guān)注。

 

據(jù)悉，提煉自泥土的二氧化鈦看似普通，但是在太陽光的照射下，能把水分解成氫氣和氧氣。另外，二氧化鈦還有親水和殺菌的特質(zhì)。研究人員在塑料濾膜內(nèi)加入這種納米纖維后發(fā)現(xiàn)，用新濾膜處理污水的過程比原有系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單、快速，可以節(jié)省下30%的費(fèi)用。石墨烯應(yīng)用在鋰離子電池、超級(jí)電容器、鋰硫電池、燃料電池到太陽能電池，屢見技術(shù)突破也已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，那為何迄今在市面上還看不到實(shí)用的商品？按理講，石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/Vs，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只有10E-8Ωm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料，應(yīng)用其優(yōu)異特性應(yīng)該是有所作為吧？

 

很抱歉，事情并沒有那么順利。在回答石墨烯怎幺突破現(xiàn)狀讓能源商品及早上市前，筆者這次換個(gè)方式先來澄清某些對(duì)石墨烯應(yīng)用于能源的誤解。

 

第一，石墨烯電池充電10分鐘跑1，000公里做得到嗎？

 

目前做不到。石墨烯聚合物材料電池其儲(chǔ)電量是無法達(dá)到目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的叁倍，以特斯拉汽車使用日本松下電池18650電池為基準(zhǔn)之電容量為3.4Ah，電池電容量需包含各材料組合而成，以目前正極最佳材料與石墨烯搭配也無法達(dá)到10Ah之電容量。塬因在石墨烯的振實(shí)和壓實(shí)密度都非常低，不適合取代石墨類材料取代鋰離子電池負(fù)極。

 

既然單獨(dú)使用石墨烯作為負(fù)極不可行，那至少可發(fā)展石墨烯復(fù)合負(fù)極材料吧。目前較可靠之石墨烯負(fù)極之電容量可達(dá)540mAh/g(Honma，2008)，其充放電曲線與循環(huán)壽命分析(如圖1所示)。此外，石墨烯工藝中修飾C60與CNT形成復(fù)合材料，可將材料之電容量分別提升730及784mAh/g，也證實(shí)碳材具較大層間距時(shí)能有較佳之儲(chǔ)電能力。

 

第二，石墨烯在鋰離子電池最可能發(fā)揮作用的領(lǐng)域只有兩個(gè)：直接用于負(fù)極材料和用于導(dǎo)電添加劑嗎？

 

太早下定論。下面會(huì)告訴大家目前的制約因素，及該怎幺突破。切記，石墨烯有600多種，網(wǎng)絡(luò)上說石墨烯只有單層才符合是過時(shí)的信息，否則歐盟怎幺會(huì)認(rèn)同這個(gè)數(shù)字呢？每種石墨烯都有可應(yīng)用的范疇，只要你具備更多石墨烯材料組合，就代表你比別人擁有更高的成功率。