近日，由我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、青島國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)聯(lián)合主辦的2016我國(guó)國(guó)際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)在山東青島國(guó)際會(huì)展中心舉辦，動(dòng)力鋰離子電池石墨烯材料應(yīng)用技術(shù)成為大會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

“石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)電性能，決定了其在動(dòng)力鋰離子電池領(lǐng)域大有作為。”將在明年實(shí)現(xiàn)應(yīng)用石墨烯材料的動(dòng)力鋰離子電池小批量生產(chǎn)的奧冠集團(tuán)董事長(zhǎng)孟繁友告訴本報(bào)記者，動(dòng)力鋰離子電池是新能源領(lǐng)域的一項(xiàng)重要產(chǎn)品，其性能提升事關(guān)我國(guó)電動(dòng)汽車、電動(dòng)大巴等環(huán)保產(chǎn)品的推廣應(yīng)用進(jìn)程。

“石墨烯材料與傳統(tǒng)電池材料混合，能夠顯著提升電池充放電、循環(huán)壽命等，助力我國(guó)環(huán)保事業(yè)發(fā)展，這也是世界各國(guó)動(dòng)力鋰離子電池公司在新一輪市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的制勝點(diǎn)。”但孟繁友同時(shí)表示，真正實(shí)現(xiàn)石墨烯材料對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的最大效能改進(jìn)，還有一段路要走。

石墨烯應(yīng)用是動(dòng)力鋰離子電池行業(yè)研究熱點(diǎn)

我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)已達(dá)到國(guó)際同等先進(jìn)水平。“我國(guó)很多中型電池公司基本都具備了國(guó)際研發(fā)實(shí)力。例如，奧冠的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在德國(guó)，所研發(fā)課題基本都是與德國(guó)同步開(kāi)展的研究。”孟繁友介紹，德國(guó)電池技術(shù)幾乎是國(guó)際電池技術(shù)的最高點(diǎn)。目前，德國(guó)電池行業(yè)正努力研發(fā)石墨烯應(yīng)用技術(shù)，這也是世界各國(guó)電池行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

“當(dāng)前，我國(guó)有關(guān)石墨烯應(yīng)用的研究成果、研究水平絲毫不遜于英國(guó)、澳大利亞等國(guó)家。”他認(rèn)為，在新一輪的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，石墨烯應(yīng)用技術(shù)或成為世界各國(guó)動(dòng)力鋰離子電池公司制勝的關(guān)鍵點(diǎn)。

“在當(dāng)前的平均生產(chǎn)水平下，石墨烯材料可以將動(dòng)力鋰離子電池導(dǎo)電性能提升約20%、循環(huán)壽命提升20%~30%。如此，動(dòng)力鋰離子電池將更加適用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域。”孟繁友說(shuō)，應(yīng)用石墨烯之后，動(dòng)力鋰離子電池可以在20分鐘內(nèi)充滿80%的電。他解釋，這是因?yàn)椋┠軌蚩朔娮枳杩梗闺娏鞲訒惩ǖ貙?dǎo)入電池活性物質(zhì)，從而縮短電池充電時(shí)間，新增電池循環(huán)壽命。

“應(yīng)用石墨烯材料會(huì)新增7%~8%的生產(chǎn)成本，新增約20%的銷售價(jià)格。”孟繁友表示，有關(guān)規(guī)模公司來(lái)講，這一成本新增比例并不算多。他強(qiáng)調(diào)，用戶特別重視追求動(dòng)力鋰離子電池的穩(wěn)定性和功率提升，在導(dǎo)電性能提升20%的情況下，用戶并不認(rèn)為新產(chǎn)品價(jià)格高。

孟繁友介紹，當(dāng)前，公司生產(chǎn)的應(yīng)用石墨烯材料的動(dòng)力鋰離子電池已經(jīng)在北京、江蘇宿遷、山東德州等地試運(yùn)行。明年九月，公司就能夠?qū)⒃摦a(chǎn)品小批量地應(yīng)用到電動(dòng)汽車領(lǐng)域。“不過(guò)，具體推進(jìn)活動(dòng)還要視產(chǎn)品在這一年內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行曲線、安全性能等情況而定。”他表示。

石墨烯應(yīng)用效果與預(yù)期有差距

石墨烯材料應(yīng)用不可能一蹴而就。目前，石墨烯應(yīng)用效果與預(yù)期還有差距，還要繼續(xù)攻關(guān)。

“首先，加入多少量的石墨烯材料才能實(shí)現(xiàn)最高的產(chǎn)品性價(jià)比，有待進(jìn)一步研究。”孟繁友表示，將一定量的傳統(tǒng)電池材料與一定量的石墨烯混合后，電池的導(dǎo)電性能會(huì)提升到一個(gè)上限。理論上講，傳統(tǒng)電池材料與石墨烯都是碳，多加入石墨烯不會(huì)對(duì)電池本身出現(xiàn)負(fù)面影響。“但由于性能提升有上限，多用石墨烯只會(huì)毫無(wú)意義地新增生產(chǎn)成本。”他強(qiáng)調(diào)，業(yè)內(nèi)要進(jìn)一步探索傳統(tǒng)電池材料與石墨烯最佳的混合比例，以實(shí)現(xiàn)最高的產(chǎn)品性價(jià)比。

“另外，石墨烯材料應(yīng)用也對(duì)傳統(tǒng)電池生產(chǎn)工藝、流程提出了挑戰(zhàn)。”孟繁友說(shuō)，石墨烯只有在真空環(huán)境中才能比較均勻地混合。但即便是在真空環(huán)境中混合，新產(chǎn)品也只能達(dá)到近20分鐘充滿電、提升約20%循環(huán)壽命的效果，與理論預(yù)期的10分鐘充滿電、提升50%以上循環(huán)壽命的目標(biāo)還有差距。

“石墨烯應(yīng)用技術(shù)、工藝要進(jìn)一步完善、提升。”孟繁友表示，不僅如此，不同類型的動(dòng)力鋰離子電池應(yīng)用石墨烯材料的加工工藝也要不斷細(xì)化研究。他說(shuō)，以?shī)W冠生產(chǎn)的膠體電池、磷酸鐵鋰離子電池為例，兩者應(yīng)用石墨烯材料的運(yùn)行工藝有很大不同。

市場(chǎng)對(duì)應(yīng)用石墨烯材料的動(dòng)力鋰離子電池要求越來(lái)越高。“除了要求快充快放，還要求其具備更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。”孟繁友說(shuō)，其有客戶提出，希望產(chǎn)品能夠在零下20攝氏度和60攝氏度的環(huán)境下工作，我們正就此作新一輪的技術(shù)攻關(guān)。

孟繁友還表示，當(dāng)前，但凡有規(guī)模的公司都進(jìn)入了石墨烯應(yīng)用研發(fā)領(lǐng)域，但絕大多數(shù)是停留在實(shí)驗(yàn)室階段。“即便有公司生產(chǎn)出產(chǎn)品，但有關(guān)石墨烯在什么方面提升了產(chǎn)品性能、具體提升了多少等，公司無(wú)法供應(yīng)有效數(shù)據(jù)。”孟繁友說(shuō)，雖然多層石墨烯能夠滿足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)動(dòng)力鋰離子電池性能提升的需求，但有關(guān)動(dòng)力鋰離子電池來(lái)說(shuō)，石墨烯顆粒越細(xì)膩、用量越小，其導(dǎo)電性能提升效果就越好。因此，他更希望應(yīng)用單層石墨烯。

“然而，在我國(guó)當(dāng)前現(xiàn)有的制造裝備水平下，并無(wú)法保證供給單層石墨烯。”他表示，應(yīng)用石墨烯材料的動(dòng)力鋰離子電池技術(shù)發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。