リチウム電池の負極材料としてのグラフェンが直面する問題は何ですか？

近年、受賞作品であるグラフェンは社会の関心を集めており、関連メディアでも様々な「グラフェン電池」のニュースが満載です。

大衆は現時点で好奇心をそそられるかもしれません：この材料でのグラフェンの使用はどれくらいですか、それは電気自動車、エネルギー貯蔵および他の産業を助ける材料、バッテリーなどで遭遇する一連の技術的なボトルネックを解決するためにそれを信頼できますか飛躍する？実際と組み合わせたオンラインコーティングは正しい答えを与えます！

コストの問題

従来の導電性カーボンブラックとグラファイトはトン（1トン数万）で販売されています。グラム単位で販売されているグラフェンに基づいて、この価格に引き下げることはできますか？一部のメディア報道によると、グラフェンは3元/ gに削減されたとしても、300万元/トンのトンに変換する必要があります。リチウム電池に使われているあらゆる素材は数万トンものものであり、あらゆる分野から価格引き下げの圧力がかかっていることを知っておく必要があります。それらをグラフェンに置き換えることは完全に非現実的です。

安くなるとすれば、グラフェンは通常のカーボンブラックやグラファイトの価格に近づくことができると主張する企業もあります。実際、現時点で使用されている材料はグラファイトマイクロチップ（数十層の場合があります）であり、単一または複数の層ではありません。グラフェン。現時点で、製造業者が抱えている問題は、政府と納税者の誠実さを侵害する虚偽の宣伝と誇大宣伝の概念です。

2.プロセス特性に互換性がありません

つまり、グラフェンの比表面積が大きすぎるため、既存のリチウムイオン電池を分散させて均質化するプロセスに多くのプロセス上の問題が生じます。バッテリー工場の調整プロセスが使い果たされ、画期的なパフォーマンス指標によって推進される十分な利益率がない場合、誰がこのテクノロジーを適用する用意がありますか？グラフェンの表面特性は、化学状態、バッチ安定性、サイクル寿命などに大きく影響されます。多くの問題があり、現在、リチウム電池製造の詳細な要件を満たすことができません。

グラフェンが実際のスラリー化プロセスに及ぼす影響、オークリッジ国立研究所とVorbeck（グラフェン産業として知られている）の開示の結果に関して、彼らはグラフェンがスラリープロセスの性能に悪影響を与えることを発見しました。

上記の問題を解決しても、以下の問題があります。

3.低効率

グラフェンを負極として使用する場合、理論的にはグラファイト負極の最大2倍の容量であり、最初の効率は低く、性能は表面状態に大きく影響されます。

4.グラフェンは導電剤として高価です

グラフェンは、急速充電と急速放電を促進する導電剤として使用できます。理論的には、レートパフォーマンスを向上させることができます。ただし、分散プロセスに一貫性がない場合は、すべてが空中にあります。さらに、炭素族には多くの安価な材料があり、存在しません。高価なグラフェンを使用する理由は使用しないでください。グラフェンは2D材料であり、電極活物質と組み合わせて展開すると、リチウムイオン拡散の通過を遮断します。したがって、それが本当に実用的である場合、それは有益または有害になります。実際、言うのはあまり良くありません。

オンラインでコーティングして、少し話しましょう。グラフェンは一種のナノ材料にすぎません。過去10年間、ナノ材料研究コミュニティは、くわや「水やり」をする傾向が強すぎ、仕事の再現性が非常に低いことがよくあります。技術と実際の目標の間の断絶は非常に深刻です。この現象は、科学研究コミュニティや業界の一部の人々に広く認識されています。

たとえば、Lithium Power Goodenough、Mauger、およびJulienは、MITの電池材料に超高速の老化と脱色について質問し、LiFePO4リチウムイオン電池の超高速老化に関するサポートされていない主張に関する記事を公開しました。充電、対応する時間は数分の充電と放電です）、これらの結果はせいぜい概念的に実現可能であると思います。

多くのナノ材料の優れた性能は、実験室レベルのグラムまたはマイクログラムの容量にのみ反映されます。スケールアップ生産の見通しの多くには固有の欠陥があり、既存の業界のミクロンスケールの材料に基づく多くの技術は根本的に互換性がありません。

さらに、ナノ材料はしばしば低次元材料の形でのみ存在または使用され、実際の巨視的三次元アプリケーションに真に適用することはできません。著者は、科学研究が産業技術の進歩をより促進できるように、政府は政策志向から工業化の見通しを持つ技術の開発を促進し、パイロットプロジェクトへの支援を増やし、才能と能力を選択する目的を達成するべきであると提案している。

5.グラフェン機能コーティングされたアルミホイルは高価です

グラフェン機能性コーティングアルミホイルについて：通常のカーボンコーティングアルミホイル（ヘンケルと組み合わせたA123）と比較して実際の性能はそれほど改善されていませんが、コストとプロセスの複雑さが大幅に増加し、技術の商業化の可能性があります非常に低いです。

要するに、グラフェンはリチウムイオン電池の負極材料として使用されており、従来の炭素ベースの材料に比べて明らかな性能上の利点がなく、ナノ材料の適用が難しく、コストが高く、開発の見通しが心配です。 。

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