打破砂鍋問到底–#14.再評正泰電器將建石墨烯聚合物電池工廠究竟靠譜嗎？
2017-12-22
https://mp.weixin.qq.com/s/yLyg4Dse1XpVdwxFxDJpwQ
原來上市公司都是這樣玩資本的！正泰集團稱石墨烯只是戰略投資，沒有石墨烯電池相關業務。天呀，那當初開記者會都是在欺騙國人的感情，我想要彎道超車的電池技術又飛了。
不是才在 2016-09-09 在杭州舉辦Grabat石墨烯技術應用(中國)發布會，這個反差太大了吧！
http://biz.zjol.com.cn/system/2016/09/09/021294227.shtml
看來，我可以改行做算命師了。
還有，任何人說過的話、做過的事是很容易被揭發出來的，畢竟這是個網路發達的時代，很多事還是得少點套路呀！
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2016-09-10
【頭條】正泰電氣召開發布會，將建石墨烯聚合物電池工廠！
昨天這篇報導讓我又心痒痒想吐槽一番，其實本來想說大家都知道是真是假，但正泰電器子公司高管通過媒體找上我想了解石墨烯相關技術。我才發現天呀又來了，為了端正石墨烯風氣，決定不跟炒作石墨烯概念股企業合作的決心，好好把我的想法寫出來。各位可以先看前篇文章比較容易清楚技術問題。打破砂鍋問到底–#5.石墨烯電池可能實現嗎？ - 弄懂石墨烯 其實並不難 - 知乎專欄。這篇也寫得很清楚
https://read01.com/3BRng.html。就量產的問題，存疑的不只是一般大眾，上海證券交易所也對 GRABAT 的產能存在疑慮，對此，正泰也在《回復公告》給出了回應。
GRABAT 其總資產規模僅為 264 萬歐元 。但公告稱，GRABAT 公司在西班牙投資的第一家石墨烯聚合材料電池生產工廠已完成籌建，設有 22 條生產及組裝線，每年計劃產出 8 千萬件石墨烯電池片，將在 2016 年第三季度正式投產運行。這一數據是否屬實？
該公司計劃 22 條生產及組裝線分批次依步序在今年 6-8 個月內完成安裝、調試和投產運行。目前該公司已經基本完成第一條生產線的建設，現已處於調試階段。每條生產線的年產量大約是 400 萬件石墨烯電池片，其餘生產線將陸續開始投建，為有效利用資金使用效率，現總資產規模只含有實際到位資金，其餘生產線的投資額將根據投建實際進度陸續融資到位，融資方式公司已有籌劃安排，增資擴股與債務融資合理配置。
或許就是這個原因，所以讓正泰電器昨天決定開記者會放手一搏。但看到簡報圖表還是一樣打高空 (沒有進步，還是用下面附圖的數據)，沒有提出相關技術資料，讓人霧裡看花，越發覺得中間有蹊蹺。
https://www.facebook.com/grabatenergy/?fref=ts。
這是 2016/5/2 讀者在 Grabat臉書留言的內容：
German Lopez Hola, lleváis desde el 4 de febrero día de la presentación,dando sucesivos plazos para comenzar a fabricar vuestras baterías, de formasistemática: de Marzo se aplazo para Abril, de Abril a Mayo, ahora de Mayo a Junio...,y ademas no dais información básica sobre vuestro producto: datasheet, nidemostraciones, ni especificaciones completas... pensáis seguir con estadinámica de forma indefinida?大意是：自從 2016/2/4 的產品發表會後，貴公司開始製作所謂的石墨烯電池, 可是從三月到四月到五月，到現在已經五月到六月…，除此之外，都沒有提供基本的相關產品信息，也沒有完整的規格... 難道還會無限期地延後嗎?
這就要從 2016/2/4 日 Grabat 發表會開始談起，他們提出了這個比較數據，是指比較電動車輛使用 Grabat「石墨烯電池」技術的差異。注意了，他們是說…same
weight.，換句話是說：這是模擬的，我們不可能實際把這顆石墨烯電池裝到這四部車輛上。想想也對，如果已經經過實測能夠達到 3 倍以上能量密度，我就直接賣給 Tesla，幹嘛賣 10% 股權給正泰電器。要買要趁早，不要等我鯉躍龍門再來提親事啰！
石墨烯業者一致認為：上面的數據看上去不明覺厲，這樣的石墨烯電池就現有技術看來不太靠譜，更不要說在今年內量產。
前面文章曾經說過：
8 分鐘充滿電池可跑 1,000 公里是甚麼概念嗎？以目前 TESLA 電動車為例，Model S 電池容量 85kW 可行駛 472 公里，所以如果要把行駛距離提高至 1,000 公里，勢必功率要提升至 180 kWh，然而要在 8 分鐘內充飽電的話，帶入公式：Q = I * V * T = 180 (kWh)* 3,600 (s) * 1,000 = I*V*480 (s)可得知如果要在 8 分鐘充飽行駛 1,000km 所需電量需要功率 P =1,350,000 (W)。以 Tesla 超級充電樁采 120 kW 直流電，90 kWh 充滿 100% 需 75 分鐘，若提升到 180 kWh，則需 150 分鐘。換言之，這類快速充電還以 1.2 kW╱min 的速度進行充電，就是考慮到相關電池材料是否承受如此大的電流。兩者充電速率相差 18.75 倍。即便以石墨烯聚合材料電池結構不同於普通的電池結構，電極為石墨烯複合電極，核心技術在於複合電極和聚合物電解質，具有高比能量、大倍率和長壽命等特點。
但聚合材料是承受不了那麼大的電流的，更何況目前沒有人能夠真正見識到這個公司的產品進行驗證，包括相關基本參數比如充放電曲線、中值電壓等也無法查找到。總算皇天不負苦心人，讓我找到 Grabat 的 cell 雛形照片，各位可已看到電壓停在 2.3V 而已，看起來不像鋰電池，我問了劉冠偉博士說應是「全固態硫鋰電池」。
再對照 2012 年這篇報道稱：GRABAT 與西班牙科爾多瓦大學合作研發全球首例石墨烯聚合物電池片，其能量密度超過 600wh╱kg，約是普通鋰電池的 5 倍，成本則比普通鋰電池降低了 77%。但是小編並沒有找到其他媒體報道以及後續報道。說起來 GRABAT 石墨烯電池片的升級速度也是一流，一年前還是 600wh╱kg，現在已經達到了 1000wh╱kg，幾乎翻了一番。
從臉書又找到 Grabat 在 2015 年送 TUV 測試的報告，可以看出這三種都是相同的東西。不過好奇的是，我們一旦有好技術成果都會公布技術數據，他們卻沒有公布後面 12 頁內容倒是引人疑竇。
話說全固態鋰硫電池是鋰電池的一種，截止 2013 年尚處於科研階段。全固態鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負極的一種鋰電池。比容量高達 1675mAh╱g，遠遠高於商業上廣泛應用的鈷酸鋰電池的容量（<150mAh/g）。並且硫是一種對環境友好的元素，對環境基本沒有污染，是一種非常有前景的鋰電池。全固態鋰硫電池是以硫元素作為正極、金屬鋰作為負極的一種電池，其理論比能量密度可達 2600Wh╱kg，實際能量密度可達 450Wh╱kg。同時單質硫價格低廉、產量豐富、環境友好，是目前最接近產業化的高比能量電池技術。
鋰金屬電池提供極高的理論性能，幾乎比石墨烯更多 10 倍的能量，然而，在連續的循環下，鋰金屬的實際應用受到鋰枝晶生長的強烈干擾，甚至引發對於安全的顧慮，鋰枝晶可能導致電池內部短路引發起火。再者，鋰枝晶的形成也使得循環效率降低，原因在枝晶生長以及固體電解質介面不穩定都會消耗大量的鋰和電解液，導致不可逆的電池容量損失。雖然一直被看成下一代汽車動力的主力，但全固態鋰硫電池存在著反覆使用不能超過 300 次的瓶頸。鋰硫電池的缺陷系單質硫是絕緣性材料、電極反應活性低且易流失。
然而，雖然鋰硫電池具備上述優勢，在實際應用之前許多問題仍有待解決：
1、鋰多硫化合物溶於電解液；2、硫作為不導電的物質，導電性非常差，不利於電池的高倍率性能；
3、硫在充放電過程中，體積的擴大縮小非常大，有可能導致電池損壞。具體來說硫的低電導率、電池充放電過程中產生易溶解於有機電解液的多硫化鋰、及生成的 Li2S 終產物導電性差且不溶解，都容易影響電極中活性硫的利用率及電池性能。同時單質硫和 Li2S 由於兩者密度的不同，容易導致充放電過程中硫和 Li2S 體積改變，使電極產生壓力並破壞其結構穩定性，導致電池容量易快速衰減。而且，電極中高度可溶的多硫化物能在陰極和陽極之間穿梭，並在陰極和陽極之間形成固態 Li2S2╱Li2S 庫，造成了硫的不可逆損耗，這將導致電池的庫倫效率低、低循環承載力及高阻抗。為了攻克鋰硫電池開發中的瓶頸，研究人員採取了多種手段包括添加電子導體與硫複合提高導電性、抑制多硫化物過多溶解、增加鋰負極保護等方法，並取得了不錯了進展。
像是大連化學物理研究所研究組研製的 35Ah 電池的比能量達到 566Wh╱kg (25℃測量)，39Ah 電池的比能量達到 616Wh╱kg (50℃測量)，1kWh 鋰硫電池組的比能量達到 332Wh╱kg。南京工業大學傳出消息，該校和新加坡高校合作，在鋰硫電池的研發方面取得重大突破。日前，該改良升級版的鋰硫電池庫倫效率大於 98%，作為汽車動力電池續航至少能提高至 600 公里，而且其使用周期即充放電次數從 300 次提高至了 800 次。而恆力盛泰石墨烯科技號稱 2017 年鋰硫電池組的比能量可以做到大於 500 Wh╱kg。但這些都沒有 Grabat 敢號稱做到 1000 Wh╱kg。因為石墨烯具有高結構穩定性、高導電性、高比表面積、高孔隙率的特點，所以是鋰硫電池的一種理想的正極碳骨架材料。在這一工作中，研究者利用了石墨烯衍生物眾多、性能多樣化的特點，靈活運用不同的製備、加工手段，得到多種具有不同性能特點的石墨烯基材料，並將其組裝為鋰硫電池。電極中用到的石墨烯基材料主要有三種：高導電性石墨烯（HCG），多孔石墨烯（HPG），以及部分氧化石墨烯（POG）。高導電性石墨烯（HCG）由液相剝離法製備得到粉體，然後抽濾並揭取，得到自支撐的 HCG 薄膜作為正極集流體。多孔石墨烯（HPG）和部分氧化石墨烯（POG）均由氧化-高溫剝離（還原）法製得，但工藝有所不同，從而分別具有高孔隙率和多官能團的特點。HPG 粉體在 155℃ 下負載單質硫後，置於 HCG 層和 POG 層之間作為活性物質層；而 POG 則經過抽濾沉積到商用聚合物隔膜上，防止多硫化物穿過隔膜向負極遷移。
最後，我覺得最弔詭的是，通常講「能量密度」就不會強調「快充」，但 Grabat 卻可以高調宣稱：8 分鐘充滿電池可跑 1,000 公里。這就足以讓人嘖嘖稱奇了！原因在這兩種功能在石墨烯材料要求上是截然不同的。這點我們可以從中科院瀋陽金屬所李峰研究組論文 Toward MoreReliableLithium–Sulfur Batteries: An All-Graphene Cathode Structure.ACS Nano.DOI: 10.1021/acsnano.6b04019 里看出端倪。還是那句老話：如果你只有一二種石墨烯材料，你想做出整個硫鋰電池系統工程是不可能的，不同物性要求需要配合不同的石墨烯，這點我強烈懷疑 Grabat 做得到。
反正時間很快會證明一切，希望我們錯怪他們了，他們或許已經取得技術突破，可以把人類文明更推向一個更高境界才是。
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