產學差距究竟有多大–#12.石墨烯基鋰離子電池技術目前有突破嗎？

02-05

2016-07-08

今晚收到朋友問我東旭光電全球首款石墨烯基鋰離子電池產品「烯王」隆重發布！我有甚麼評論？我馬上去看了這篇文章nhttp://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwNzU5NjY5MA==&mid=2658338097&idx=1&sn=900e37c22347f1eefe13793891505c8b&scene=0#wechat_redirectn仔細看了內容發現有幾點疑問：

第一，沒有談到能量密度提升，只提到實現 5C 充放電；

第二，談到石墨烯包覆磷酸鐵鋰正極。

要清楚這個技術就要回溯去找郭守武教授相關的文獻，這就是學術與產業的最大不同，每個科研人員都想用專利及文獻取得名利，所以很容易知道他們的技術含金量有多少？我查到了余開明 (2015) 石墨烯及其改性 LiFePO4 正極材料的製備及性能研究摘要寫到：

通過 XRD、FT-IR、SEM 和 TEM 等進一步表徵發現：製備的氧化石墨烯出現 (001) 特徵衍射峰，樣品上含有豐富的羥基、羧基和環氧官能團，形貌觀察發現氧化石墨烯在空間上分散均勻，具有典型的二維晶體結構，製備的氧化石墨烯層數非常少，質量非常高。利用氧化石墨烯和 LiFePO4 前驅體材料在一定條件下形成干凝膠，再通過高溫有機碳熱還原燒結成 LiFePO4／graphene 複合材料。研究不同質量比的氧化石墨烯 (0、1%、3%、6%、9%) 對 LiFePO4／graphene 複合材料性能的影響。
氧化石墨烯添加量為 6% 時所製備的 LiFePO4／graphene 複合材料在不同倍率 0.2C、0.3C、1C、2C 下的循環性能最佳，且碳含量最低為 1.48%。通過 XRD、SEM 物理檢測結果表明：合成的 LiFePO4／graphene 複合材料具有標準的橄欖石型結構，粒徑在 200nm 左右。通過電化學 CV、EIS 表明：複合材料極化變小，Li+ 離子擴散速率和電導率得到提高。恆流充放電錶明：製備的 LiFePO4／graphene 複合材料在 0.1C 和 5C 的電流下首次充放電為 163.81mAh／g 和 101.57mAh／g，0.5C 下循環 60 次，容量保持率為 97.46%。採用不同摩爾質量比的 Ci2+ 與 LiFePO4 原材料混合形成前驅體，經高溫氣氛燒結成功得到 LiCoxFe1-xPO4／C 複合材料。XRD 分析表明：LiCo0.03Fe0.97PO4／C 複合材料對應著標準橄欖石結構，沒有出現 Ci2+ 或其他雜質的衍射峰；SEM 分析表明：晶體生長較完整，顆粒尺寸減小。

恆流充放電測試表明：LiCo0.03Fe0.97PO4／C 複合材料首次充放電平台電壓差為 0.11V；0.1C 首次放電比容量 153.34mAh／g，庫倫效率 96.95%；0.5C 放電比容量達到 123.83mAh／g 且循環 70 次容量保持率達到 90.66%。採用溶膠凝膠原位碳熱還原法製備了LiCo0.03Fe0.97PO4／graphene 鋰離子電池正極材料，物理檢測結果表明：合成的LiCo0.03Fe0.97PO4／graphene 複合材料具有標準的橄欖石型結構，結晶性變好，顆粒200nm 左右，石墨化程度提高；Co2+ 離子的完全摻雜取代了部分 Fe2+ 位，縮小了 LiFePO4 晶胞體積。CV、EIS 表明：LiCo0.03Fe0.97PO4／graphene 複合材料極化變小，Li+ 離子擴散速率和電導率得到提高。恆流充放電測試表明：製備的 LiCo0.03Fe0.97PO4／graphene 複合材料在 0.1C 和 10C 的電流放電首次為 159 mAh／g 和 74 mAh／g，0.5C 電流下循環 100 次，容量保持率為 99.70%。

坦白說，這個表現比石墨烯理論克容量 170 mAh／g 一點都不出色，而所謂的石墨烯包覆正極材料不過是增加導電性，但弔詭的是竟然使用「氧化石墨烯」怎麼可能會有所改善。相信是他們做不到純石墨烯，那說單層氧化石墨烯也是忽悠人，就算導電劑廠商也知道要用純石墨烯，用多層石墨烯的效果最好。

至於如何做到 5C 充放電？各位可以看到前後對照後電壓不變，電流由 1A 提升到 5A。首先，使用專門的充電頭電線和介面協議，這點 OPPO 手機都已經做到了，不外乎就是用晶元來達成，所以整個事件根本就是個噱頭罷了。下次要開記者會不打緊，就要有心理準備有很多業內專家張大眼睛看著你，即便是上市公司，不搞些動靜，也說不過去。但如果都這樣搞，石墨烯產業會被搞亂的啊！