如何看待三星宣布開發出石墨烯電池?

時間 2021-05-12 02:23:11

1樓:HANK LIN

如果以石墨烯取代SP炭,或 VGCF 首先要克服分散不均的問題,正極材料

不管是三元或是鋰鐵鋰,本身阻抗都很高加上Brined 是非導體的高分子材料可濘更增加系統的阻抗, 使得鋰電池於充放電產生很多不必要的損耗,這些損耗將成為無效的功,無效功轉成熱量使電池產生溫公升,溫度將造成高分子的老化以及電解液的膨脹或汽化,其二化學在反應在於有效的接觸面積,正極材料係以分子團集結成顆粒,顆粒本身阻抗太高

通道可能又太少 , 分子團中的鋰離子 Li+ 到底有多少%的鋰離子 Li+於正負極充放電過程時,有效的往返兩極進行充放電工作?

基本上石墨是不餐與正負極間的遷移,理論上不應該與能量密度扯上關係,但這只是從簡單表層的理解來說明, 如果字更深層的結構討的話,或許可以有另一番解釋。如果是離子通道被有效開啟,如果分子團中的離子,Li是否會因與負極檢的阻攔被移開,而變成通道順暢,絕大分的 Li+參於充放電的反應,同樣的重量可以進行充放電的

Li+大幅增加, 是否代表能量密度也會大幅度的增加? 我想這才是鋰電池

石墨烯真正的用途吧?

Hank LIN 台灣微晶顧問林智雄 2018/03/05

2樓:弗雷劉

近來三星開發出石墨烯電池的新聞又一次引爆了網路,好多人都來問我怎麼樣,那今天就聊聊這個技術。

本篇文章主要是用奈米SiO2做基體,然後CVD在上面沉積長出多層的石墨烯,使SiO2球變成乙個個「爆公尺花」狀的芯部為SiOx,表面為一層層石墨烯的複合材料,他們將其命名為石墨烯球——Graphene Ball。然後該球在文章中,他們主要探索了兩種用法:一為復合於NMC正極材料表面做導電極,可以降低傳統導電碳的用量,從而提高正極塊材的最終體積能量密度,二是經鋰化處理後直接用作負極材料,仍然沒有脫離大家對於石墨烯用於鋰電池的一般認識:

導電劑與活性材料

而在此時問題就來了,石墨烯是該複合材料球GB中的一部分,然後在整體電池中使用量並不高,以石墨烯來命名該電池是不合適的而且你們看一下南韓人怎麼起的名:「石墨烯球用於鋰電(達成)快速和高體積能量密度」

PART I 先說當導電劑:

通過製備石墨烯球,該文製備了石墨烯球GB,可以實現很低的新增量達成良好的導電效果,因此其正極配方可以變為:97 wt% NCM active material, 0.5 wt%

super P, 1.0 wt% GB, and 1.5 wt% polymeric binder,而傳統上漿料中NCM的佔比一般為92%。

因為導電碳材料用量的變少,可以使該部分的體積能量密度提高33%左右,使得最終的電池能量密度達到800WH/L,而目前的三元電池600~700WH/L的居多。這應該是其比較重要的貢獻:即讓石墨烯導電劑達到了實用化,克服了能量密度方面的問題

作者也給出了該體系改性後的三元鋰電迴圈效能、高溫效能方面的改善,文章裡都有圖,我就不展開講了。

然而:1) CVD做導電劑成本有多高?我實在不想每次都拿這說事,但是不說也不行啊。

2) SP圖11中,作為對照樣的傳統NCM效能差成這樣。。。5C不到60?

PART II 再說做負極

石墨烯當然理論上是可以做負極的,實際上嘛,也不是不能做。本文中,作者把合成的GB直接拿來做負極了,這樣做了乙個NCM-GB(正極導電極)/GB(負極)的石墨烯佔比很高的全電池,綜合性能是不錯,大家有興趣可以看看。

不過問題在於:這樣的乙個全電池有點為了石墨烯而石墨烯,即就是為了把石墨烯用上,把其它幾個關鍵因素仍然犧牲了不少。

作者自己都老實給出了石墨烯球GB需要鋰化解決首次效率的問題,真實用起來,石墨烯球成本一定很高,還需要鋰化,那。。。我為什麼不用便宜的石墨,不用容量可能更高的矽呢?

PART III 沒完

本來不想寫的這麼尖銳,然而仔細看了文章後,還是感覺不吐不快。

可以看到:NCM 0.1C第一周充電,恆壓平台不見了?

然後放電容量高於充電容量?首次效率10X%?另外該NCM1C克容量只有150左右?

是不是對照樣效能也太爛了。

再然後,為什麼給出的資料都是只有放電容量的,充電容量呢?以及對於乙個新的復合體系(而且大概率副反應很大),第一周的CV為什麼也沒有呢?

我真不太明白,期待南韓技術人員的解答。

3樓:

感謝開放獲取,看完了正文,SI,PR

1、這玩意嚴格說不能叫石墨烯,沒看到經典的拉曼圖對比2、正極沒用高鎳,最終97的活性物質含量和4.0的壓實密度各位跑產線的應該知道算高算低,同樣,做全電時候的正極塗佈也是低了點

3、做負極的時候可以看成是高含碳的SiOx,壓實也是低點4、電化學預鋰化,三星是真不怕麻煩

5、各位自己有料的可以把包碳的矽氧料過一下篩子,細粉扔三元漿料裡試試效果

最後,用在導電新增劑,這東西算是實現了三維的,當然如果有非模板三維石墨(烯)更好

用在負極,日後改進壓實密度還能量產的話可以跟S H O 掰一掰

4樓:

對負極不太懂,但是對於這篇文章中的NCM正極來講,同意 @蘇杰 的觀點,文中的GB作為導電新增劑的作用比較多

想強答一波

認真讀了一下,從效能上講,還是不錯的

高溫5C能到500圈

但是這張HAADF(下圖中的e),感覺怪怪的

偷偷量了一下lattice spacing,和我印象中層狀結構的0.47 nm差別有點大,希望是影象轉換過程中帶來的誤差

既然形成了尖晶石相,為啥voltage profile中沒有對應的特徵平台呢

另外,知乎有做全電池的大佬嗎?幫忙看看這個負極漿料配方以及電解液配方,有啥玄機

再者,NC如今把peer review放在了SI裡,這才是一篇文章的重點呀

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