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三星石墨烯电池被指是个大忽悠!?

来源:GrapNews | 作者:admin | 分类:新闻 | 时间:2018-11-02 | 浏览:6951
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锂电网讯:10 月 22 日中国三星官方微博已经在预告石墨烯电池了,相比锂电池来说,其安全性大大提高,同时散热性也会更好,不会因为温度升高而出现传统锂电池那样发热、发烫、起火的问题。朋友语重心长地提到:咱们得抓紧把好料变成好产品,否则时不待人呀!

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这个石墨烯电池项目我曾跟刘冠伟博士请教过,这个技术是三星先进技术研究院的 In Hyuk Son 在 2017 年通过文献来发布的技术,通过 CVD 法制备了石墨烯-氧化硅复合物,即所谓的“石墨烯球”。其分层三维结构使得氧化硅颗粒之间生长了石墨烯,通过 Nobilta 球磨技术将 1wt% 石墨烯球均匀涂覆在富镍层状正极材料中。

通过抑制不利的副反应和提高导电性,提升了循环寿命和快充性能。石墨烯球用于负极比容量达到 716.2mAh/g,与没有使用石墨烯球的电池相比,在商业化制备的条件下全电池的体积能量密度提升了 27.6%,达到 800Wh/L,5C 倍率 60℃ 下循环 500 次电容保持量仍有 78.6%。

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先来说说“导电剂”。通过制备石墨烯球,其正极配方为 97% NCM + 0.5wt% super P + 1.0WT% 石墨烯球 + 1.5wt% 粘合剂,有别于传统上浆料中 NCM 的占比为 92%。因为导电碳材用量变少,可以使该电池的体积能量密度提高 33% 左右,达到 800WH/L。

目前三元的体积能量密度在 600-700WH/L,直观地说可以达到更好的快充水平。然而,不愧仅能算是实验室成果,竟然采用了 CVD 法制备石墨烯球,这种工艺给人的印象就是“贵+设备要求高”,很难进行量产。

更不可思议的是,大费周章做了个昂贵的石墨烯球,在正极材料上只是作为“导电剂”,在负极则直接作为“电极材料”,而容量在 716mAh/g,其实也比不上我们以硅/石墨烯负极材料的数据好!

更差的是,一般工业中电极负极的碳材料,首次库伦效率都要高于95%,结果他们也不过是 45% 以下。用直白的话说,成本高、比容量低于现有锂电池,实在看不出有何突出点?或许电池 12 分钟充满是个卖点!

但最大的败笔就是 5C 测试条件下,电池容量却仅有 100mAh/g,只有 0.1C 时的一半。快速充放电的后果就是,锂离子在电极材料中不能充分进入/脱出,从而造成了容量的下降,说实话这种数据,与其他在“实验室条件”测试的材料相比,并不算突出。

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上述工艺仅增加倍率性能,对目前大家比较关心的克容量几乎没有帮助,比起石墨烯负极材料,我更看好硅碳负极材料带来的变革。目前几个主流企业的硅碳小样扣电做下来负极首次最高可以到 600mAh/g,首效库伦效率差不多 90%,当然还有待改进,但已经是蛮大的突破。

或许有人说搞不好过了一年了,他们已经突破而可以商业化了!我真心讲不这么认为,首先,这类工业化产品要通过严格的产品认证多半会超过一年,三星上次的 Note7 事件已经搞得元气大伤,对照这个时间点根本不可能已经完成工业化。

其次,最新文献一定会先做更新,不会在学术未发表前就贸然投入生产。最后,一开始采用这种工艺就决定了成本高昂,在手机市场竞争那么激烈下,你会愿意为多用一天电量而花多一倍价格买吗?我是铁定不会的!

我还去看了三星在微博的内容,但我再回头看了 2017 年有关三星石墨烯电池的报导,发现怎么口吻都一样,只是时间是在去年。原来不是国内会忽悠石墨烯概念,韩国也不惶多让,我怀疑或许又是狼来了,但媒体不察也跟着捕风捉影罢了!https://www.xiancai8.com/hulianwang/171127222107896.html

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Ref.: Nature Communication, 2017, 8:156. | DOI:10.1038/s41467-017-01823-7.


后记

届时“快充协议”的支援上将会是个大问题,以华为 Mate20 pro 为例,4000mAh 采用了 40W 快充(10V/4A),在 2C/30 分钟快充下容量仅能达 70%,也就是 4000mAh*70% = 2800mAh 的水平。

若三星 S9 若使用石墨烯电池,3000mAh 在 5C/12 分钟快充,就算一样以 2800mAh 来计算,就需要 40W*5/2=100W。反观,魅族 2017 年在 MWC 上推出 Super mCharge 快充技术,也不过才达到 55W (11V/5A) 功率输出,据了解可以在 15 分钟内将 3000mAh 的电池充到 85%,到时候可能像东旭光电的充电宝使用了“适配器”。不过,这样就把产品层次给拉低了,这也不太可能,那就静观其变吧!

当然这样的大功率传输,使用特制线材以及连接协议也是必须的,Super mCharge 在连接线插头上加入了一块名为 E-Mark 的智能安全芯片以实现适配器和设备间的识别和建立。我想,在石墨烯电池正式发布前,三星应该会先发布快充技术及配套的安全芯片,那才是我们该观察的重点!

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