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即便石墨烯技術(shù)成熟了,對電池技術(shù)也不會有顛覆性沖擊

   2015-05-05 東方早報

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核心提示:博世是全球最大的汽車行業(yè)獨立零件供應商之一,對于汽車領(lǐng)域的重大變革自有其專注點和布局,石墨烯會否顛覆動力電池,動力電池材
        博世是全球最大的汽車行業(yè)獨立零件供應商之一,對于汽車領(lǐng)域的重大變革自有其專注點和布局,石墨烯會否顛覆動力電池,動力電池材料的研發(fā)重點是什么。為此,記者采訪了博世中國的動力電池材料研發(fā)部門的負責人張敬君博士。

上海經(jīng)濟評論:動力電池有很多類型,你看好哪一種電池?

張敬君:博世看好新能源電池,但現(xiàn)在不生產(chǎn)電池。我們的策略是做研發(fā),找到新一代的材料,找到能量密度能翻倍的材料,這樣就有希望走到前面。我們不做磷酸鐵鋰電池,也不做三元電池,雖然我們看好三元電池,但還不是我們要的電池,我們要做高能量的新材料,目前在找到高能量材料和硅材料方面是有一定進展。石墨烯不是我們的側(cè)重點。我們有更久遠的計劃,如布局鋰硫電池。博世希望在2020年有自己的產(chǎn)品。這在我們內(nèi)部是重要的全球項目,由德國、美國、中國三地一起做的。

上海經(jīng)濟評論:電池材料的研究熱點是什么?

張敬君:鋰電池負極材料的研究熱點是硅材料如何替代石墨,這樣可以獲得很高的容量,理論上是現(xiàn)在電池容量的10倍左右,但目前實際上只有2倍左右,而且大部分和硅石墨在一起混用。目前是磷酸鐵鋰包裹在石墨里,石墨如何包得少,還能增大容量密度,還有三元材料的配比也是正在努力的熱點。三元材料電池的努力方向是降低鈷的含量,因為鈷很貴。現(xiàn)在已經(jīng)有很大的進展,剛開始鋰、鈷、鎳三者之比為1:1:1,后來這個比例是5:2:3,到現(xiàn)在做得最好的8:1:1。正極材料的研究,還有是把石墨烯當成集流體的涂層,涂在鋁箔上涂石墨烯,增加導電率,充電很快,功率高。至于有人提出要替代銅鋁做集流體,但這要求材料要有延展性,而石墨烯沒有這個性能,所以替代這兩個材料不太可能。

上海經(jīng)濟評論:電池中應用石墨烯能在電池技術(shù)里起到顛覆作用嗎?

張敬君:用石墨烯包納米硅,或者用石墨烯涂納米硅。即便石墨烯技術(shù)成熟了,對現(xiàn)有的電池技術(shù)也不會有顛覆性的沖擊,新材料的研究比較慢,不像電子產(chǎn)品那樣更新?lián)Q代很快,有一定的周期,石墨烯會有一些應用,但離顛覆還有很大距離。因為有一些缺陷是結(jié)構(gòu)性的,目前是只能加快充電。但是現(xiàn)在動力電池最大的問題還是太重、太大、太貴,充電石墨烯在這方面的幫助不大,它本身不儲存電。而石墨烯在電池里更多的應用是作為導電添加劑,用量非常少,可以讓充電的倍率提高。有設(shè)想把石墨烯包到正極材料,這是很困難的,一旦高溫會發(fā)生反應。這個設(shè)想從學術(shù)上可以,但從工業(yè)上不看好。目前,石墨烯對電池的貢獻不足,只能用作導電添加劑,原來導電添加劑需要電池總重量的2%左右,現(xiàn)在只需要0.5%的石墨就可以了,而且充電速率也更快。目前石墨烯的生產(chǎn)可以降到很低的價格,作為導電添加劑是可以接受的。

上海經(jīng)濟評論:石墨烯目前在電池中較為可行的應用是什么?

張敬君:石墨烯在電池里的應用,目前只是作為添加劑,如果想把復合材料包起來,實驗室可以做到,但產(chǎn)業(yè)化不容易。此外,石墨烯本身制造不容易,包到材料上也不容易。工藝過程對石墨烯會有破壞,石墨烯是納米材料,如何把它分散到材料是難點,石墨烯的表面積大,上面有活性基團,它會和鋰發(fā)生反應,而且反應基本是不可逆的,會消耗一定的鋰。因此制成電池后,可以充入很多電,但是電放不出來。也可能是第一次用可以,第二次充放就不好用了。

上海經(jīng)濟評論:博世在電池材料方面的側(cè)重點是什么?

張敬君:鋰電池現(xiàn)在賣得較好的電池都是三元材料做的,比亞迪(002594,股吧)是自產(chǎn)自用,它的車賣得比較好,所以它們的電池不成問題,但是磷酸鐵鋰的提升空間是不大。硅材料有很多文章可以做,硅是電池材料的熱點,硅和石墨烯整合到一起,已經(jīng)有人做到中試的程度了,我們也有一些樣品出來了。這是巧妙利用了硅和石墨烯的性質(zhì),硅導電率不高,石墨烯導電率高,但石墨烯不存鋰電子,而硅可以存鋰離子。所以用石墨烯包納米硅,或者納米硅鍍到石墨烯的片上,二者互補獲得較好的性能,但是這個負極材料目前也有很多問題要解決,它的體積在充電后會膨脹,造成安全隱患。硅和石墨烯的混合技術(shù),應該是一個緩慢過程,不可能一下提高很多。



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