石墨烯包覆技术对锂电池性能提升作用大吗？

9月8日，东旭光电推出的石墨烯基锂电池产品“烯王”在上海纳米中心正式全球发售。在此次石墨烯新产品研发项目中，深圳山木新能源科技股份有限公司(下称“山木新能源”)承担了石墨烯基锂电池的制造生产任务。

山木新能源董事长助理第五飞龙介绍，烯王这款产品是公司采用东旭光电提供的石墨烯材料，配备自身的磷酸铁锂技术，完善石墨烯材料在生产应用中的工艺和配方生产出来的，采用的是石墨烯包覆磷酸铁锂技术。

值得一提的是，在烯王产品发布会的前一天，东旭光电公告称，计划总投资16.5亿元投建石墨烯基锂电池项目，该项目分两期建设，一期将于2016年12月开工建设。

其中，一期建设年产 10 吨石墨烯生产线一条，年产 1000 吨石墨烯包覆磷酸铁锂生产线一条，年产 1000 吨石墨烯包覆三元材料生产线一条，年产 2000 吨石墨烯包覆负极材料生产线一条，年产 0.2GWH 的石墨烯基锂离子电芯和 pack 生产线一条。

高工产研锂电研究所(GGII)分析师认为，石墨烯包覆正极材料对改善导电性有优势，但具体能否包覆好，技术工艺很关键。

石墨烯包覆正极材料技术对锂电池的性能改善到底表现在哪里?该技术是否已经实现产业化?本文将对这些问题做深入阐述，以期对读者有所裨益。

能否起到颠覆性作用?

以石墨烯包覆磷酸铁锂为样本，高工锂电网从动力电池企业、石墨烯企业、材料专家、第三方研究机构等多方了解到，在包覆技术中，石墨烯实质上还只是起到导电剂的作用，并未实现性能上根本性的颠覆作用。

一位广东省知名大学教授表示，正极材料导电性差，传统一般采用碳包覆的工艺。而要评价石墨烯包覆的作用，首先要明确石墨烯层数、导电性，以及具体使用的工艺手段。以类石墨烯为例，由于石墨烯是二维层状结构，如果分散均匀，可有效提高材料导电性。

上述大学教授还介绍，石墨烯本身具有一定的电化学容量，如果结构控制得好，再加上高导电，对正极材料倍率、循环性能都有提升。但如果控制不好，便会产生更大的SEI膜，性能将变得更糟。

“目前文献中各种结构都有，实验结果大部分都是性能增加的，但是大规模生产能否达到文献报道的水平就不得而知了。”

以目前正计划大规模生产的石墨烯基锂电池产品——烯王为例，与普通的锂电池相比，该款锂电池在性能上到底产生了哪些变化呢?

山木新能源董事长陈明军透露，采用石墨烯包覆技术后，电池容量影响不大，但这款产品是在磷酸铁锂前躯体中进行石墨烯包覆，在石墨烯溶入后，其电化学特性提高了很多，具体体现在：电池内阻降低从而使快充性能提高;由于热下降延长寿命，高低温影响降低，提高了安全性。

产业化“痛点”在哪?

通过调研发现，在石墨烯包覆过程中，企业也会遇到一些难题。其中需要解决的关键问题有两个：一是石墨烯自身的导电性能，这与其层数有相当大的关系。

从导电机理分析，石墨烯通过点面接触来导电。一般而言，接触的面积越大导电性能就会越好。有业内人士认为，片层较厚的石墨烯会阻碍锂离子的扩散而降低极片的离子电导率，6-9层最为适宜。

二是如何有效均匀分散。分散的效果不好将导致材料成团，最终破坏导电性能及离子传输性。

陈明军也坦诚，石墨烯包覆过程中会有产气问题。但其透露，山木新能源已经解决该问题。

实际应用尝试者多?

其实目前电池企业使用石墨烯有两种方式：一是在做电池浆料的时候，添加石墨烯与正极材料混合，目前做此尝试的电池厂商较多;二是在生产正极材料的时候进行包覆，成熟产品还没有广泛上市。

而目前除东旭光电的“烯王”产品使用石墨烯包覆技术外，其余电池企业多采用在正极材料中加入石墨烯浆料方式。

陈明军介绍，烯王采用分子内包覆，比物理混合效果要好，而且在分子内包覆有很多优点，当然石墨烯在其中也会起到导电作用。

比亚迪技术首席刘卫平则透露，公司把石墨烯作为导电剂使用已经有2-3年了，由于石墨烯导电性比其他导电剂更好，可以适当减少添加量，从而省出空间给活性材料，使用后相比普通的磷酸铁锂电池容量会提升3-5%，成本上也会比碳纳米管的还低一些。

GGII分析师认为，采用石墨烯包覆技术后，锂电池材料性能可以改善，比如提高材料导电性，提升电池循环性能、功率性能，容量也可以提升一点(非常少，可以忽略)，但最终想要提升能量密度是不能指望导电剂的，关键点还在正负极活性材料上。