石墨烯在鋰電池范疇使用存在哪些問題？

石墨烯因其在電學、力學、導熱散熱、光學、高比表面積等方面表現出優異的性能，使其在電子信息、儲能、節能環保、航空航天等范疇擁有巨大的使用潛能，成為近年來的研發熱點之一。

隨著產業的發展，國家政策以市場為導向，逐步進行調整，多部門合力推進，發布了一系列相關政策進行系統布局。據CGIAResearch統計，2012年至2017年間，國家層面相關政策數量達20余條，地方層面相關政策數量達140余條。

在產業化推進方面，近幾年來，國內已經有很多市場化的石墨烯產品問世，其中使用于鋰電范疇的石墨烯導電漿料加工企業有：東莞鴻納、青島昊鑫、華高等，石墨烯行業實現了從講故事到賣產品這一質變的跨過。

技術專利支持：國內石墨烯專利主要聚集在鋰電池范疇

近年來，中國在石墨烯使用技術方面的研究繼續增長，主要聚集在儲能、電子器件、水解決、氣體解決、化工、醫療、測試、航空航天等。化工、儲能和電子器件范疇的石墨烯相關專利申請數量占比位居前三，三者合計占比接近90%，成為國內石墨烯使用的主要范疇。

石墨烯專利在儲能范疇中主要聚集在鋰電池范疇，鋰電池相關的專利數為3077個，占據市場份額的40%以上。鋰電池范疇技術研發較多的原由在于，石墨烯具有優良的導電性、能夠緩解電極材料的體積膨脹等，從而大幅提高動力電池的性能，因此石墨烯在鋰電池的正極、負極、集流體、隔膜、導電添加劑等方面使用較廣，將來將來方向尤為廣闊。

其次，超級電容方面的專利數也較多，為1331個，占比為17.5%。

鋰電市場向好：中國鋰離子電池行業將來方向向好

我國是鋰電池最主要的加工國之一。2014年，我國鋰電池產量達52.87億只，占全球總產量的71.2%，已連續10年位居全球首位。截止至2018年底，我國鋰電池產量達到139.87億只，比2014年增長了一倍多。伴隨鋰離子電池加工廠家在技術上的革新，性能和安全性的提升，人們對鋰離子電池的需求仍會不斷增長，預計到2024年，我國鋰離子電池行業市場規模將超過1500億元。

■石墨烯在鋰電池范疇使用仍存一些問題：

1石墨烯制備過程中片層容易堆積，降低了理論容量。

2首次循環庫倫效率較低，大量鋰離子嵌入后無法脫出，降低電解質和正極材料的活性。

3鋰離子的重復嵌脫使得石墨烯片層結構更加致密，鋰離子嵌脫難度加大而使得循環容量降低。

4石墨烯振實密度較低，降低電池的功率密度。

中國科學院金屬研究所博士、北京圣盟科技有限公司首席科學家趙金平率領的團隊研發的石墨烯包覆技術，能將鋰電池正極材料比容量提升15%-25%，將循環1000次后的容量保持率提升30%-40%；把負極材料的容量提升40%-45%，將循環1000次后的容量保持率提升35%-50%。

這意味著，把石墨烯包覆鋰離子正、負極材料技術使用到車用動力電池上，有望提升目前三元鋰電池單體能量密度（約200瓦時/千克），達到《智能汽車關鍵技術產業化實行方案》提出的2020年車用動力電池能量密度指標300瓦時/千克的目標。

中汽協發布的6月份汽車產銷數據顯示：1-6月，新能源汽車累計產銷分別完成41.3萬輛和41.2萬輛，同比去年分別增長94.9%和111.5%。中汽協會秘書長助理許海東表示，今年上半年新能源汽車產銷情況遠遠好于往年同期，預計下半年仍會保持較好的發展態勢，維持之前預判，全年產銷規模超100萬輛。

《促使汽車動力電池產業發展行動方案》要求新型鋰離子動力申池單體比能量超過300Wh/Kg；系統比能量力爭達到260Wh/Kg。并提出，到2020年動力鋰離子電池總產能超過100GWh，形成年產銷規模40GWh以上的龍頭企業。受新能源汽車產銷拉動，2017年動力電池裝機量達到36Gwh，增長21%。依據高工產業研究院統計數據，2018年5月，新能源汽車市場完成鋰離子電池裝機量達4.5GWh，同比大增181%，今年1-5月，新能源汽車市場累計完成裝機量達12.7GWh，同比增長199%。

石墨烯包覆改性鋰電池正負極材料技術的重大沖破將進一步推動國內動力電池的高能量密度化。

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