即便石墨烯技术成熟了 对电池技术也不会有颠覆性冲击

　　博世是全球最大的汽车行业独立零件供应商之一，对于汽车领域的重大变革自有其专注点和布局，石墨烯会否颠覆动力电池，动力电池材料的研发重点是什么。为此，记者采访了博世中国的动力电池材料研发部门的负责人张敬君博士。

　　记者：动力电池有很多类型，你看好哪一种电池？

　　张敬君：博世看好新能源电池，但现在不生产电池。我们的策略是做研发，找到新一代的材料，找到能量密度能翻倍的材料，这样就有希望走到前面。我们不做磷酸铁锂电池，也不做三元电池，虽然我们看好三元电池，但还不是我们要的电池，我们要做高能量的新材料，目前在找到高能量材料和硅材料方面是有一定进展。石墨烯不是我们的侧重点。我们有更久远的计划，如布局锂硫电池。博世希望在2020年有自己的产品。这在我们内部是重要的全球项目，由德国、美国、中国三地一起做的。

　　记者：电池材料的研究热点是什么？

　　张敬君：锂电池负极材料的研究热点是硅材料如何替代石墨，这样可以获得很高的容量，理论上是现在电池容量的10倍左右，但目前实际上只有2倍左右，而且大部分和硅石墨在一起混用。目前是磷酸铁锂包裹在石墨里，石墨如何包得少，还能增大容量密度，还有三元材料的配比也是正在努力的热点。三元材料电池的努力方向是降低钴的含量，因为钴很贵。现在已经有很大的进展，刚开始锂、钴、镍三者之比为1：1：1，后来这个比例是5：2：3，到现在做得最好的8：1：1。正极材料的研究，还有是把石墨烯当成集流体的涂层，涂在铝箔上涂石墨烯，增加导电率，充电很快，功率高。至于有人提出要替代铜铝做集流体，但这要求材料要有延展性，而石墨烯没有这个性能，所以替代这两个材料不太可能。

　　记者：电池中应用石墨烯能在电池技术里起到颠覆作用吗？

　　张敬君：用石墨烯包纳米硅，或者用石墨烯涂纳米硅。即便石墨烯技术成熟了，对现有的电池技术也不会有颠覆性的冲击，新材料的研究比较慢，不像电子产品那样更新换代很快，有一定的周期，石墨烯会有一些应用，但离颠覆还有很大距离。因为有一些缺陷是结构性的，目前是只能加快充电。但是现在动力电池最大的问题还是太重、太大、太贵，充电石墨烯在这方面的帮助不大，它本身不储存电。而石墨烯在电池里更多的应用是作为导电添加剂，用量非常少，可以让充电的倍率提高。有设想把石墨烯包到正极材料，这是很困难的，一旦高温会发生反应。这个设想从学术上可以，但从工业上不看好。目前，石墨烯对电池的贡献不足，只能用作导电添加剂，原来导电添加剂需要电池总重量的2%左右，现在只需要0.5%的石墨就可以了，而且充电速率也更快。目前石墨烯的生产可以降到很低的价格，作为导电添加剂是可以接受的。

　　记者：石墨烯目前在电池中较为可行的应用是什么？

　　张敬君：石墨烯在电池里的应用，目前只是作为添加剂，如果想把复合材料包起来，实验室可以做到，但产业化不容易。此外，石墨烯本身制造不容易，包到材料上也不容易。工艺过程对石墨烯会有破坏，石墨烯是纳米材料，如何把它分散到材料是难点，石墨烯的表面积大，上面有活性基团，它会和锂发生反应，而且反应基本是不可逆的，会消耗一定的锂。因此制成电池后，可以充入很多电，但是电放不出来。也可能是第一次用可以，第二次充放就不好用了。

　　记者：博世在电池材料方面的侧重点是什么？

　　张敬君：锂电池现在卖得较好的电池都是三元材料做的，比亚迪是自产自用，它的车卖得比较好，所以它们的电池不成问题，但是磷酸铁锂的提升空间是不大。硅材料有很多文章可以做，硅是电池材料的热点，硅和石墨烯整合到一起，已经有人做到中试的程度了，我们也有一些样品出来了。这是巧妙利用了硅和石墨烯的性质，硅导电率不高，石墨烯导电率高，但石墨烯不存锂电子，而硅可以存锂离子。所以用石墨烯包纳米硅，或者纳米硅镀到石墨烯的片上，二者互补获得较好的性能，但是这个负极材料目前也有很多问题要解决，它的体积在充电后会膨胀，造成安全隐患。硅和石墨烯的混合技术，应该是一个缓慢过程，不可能一下提高很多。