这是最为常见的18650型锂电池的内部结构图,对于其他形状的电池,其实结构上大同小异,不过是圆柱压扁就是方的了。由这张图可以看出,锂电池内部主要由正极,负极和隔膜卷绕而成。隔膜负责将正极和负极隔离,中间添加的电解液,则是起到离子传输作用。也就是说,锂电池内部,最为主要的部分就是正极,负极,隔膜和电解液。那么各个部分的主要材料都是什么呢?
正极材料:正极的主要材料是锂离子材料或者聚合物材料,这个不同的电池会有一定的差别。锂离子材料和聚合物材料通常都为粉体,配成浆料后涂覆在柔性导电基体上,这个基体大多数为铝箔。
负极材料:负极的主要材料通常为石墨化材料,其实大部分使用的均为石墨粉体,适当掺杂一些其他成分提高电池的性能。粉体材料同样也需要配置成浆料后涂覆在导电基体上,这里的基体大部分采用的是铜箔。
隔膜材料:隔膜多数为聚烯微多孔膜,常见的如PP,PE等,也有多种材料复合膜。微孔的存在是为了锂离子的运动,正常肉眼是不可见的。
电解液材料:电解液算是锂电池中的重要材料之一,大多数为含有LiPF6的多种有机溶剂的溶液体系。
以上为锂电池的结构和内部主要材料,而从原理上说,锂电池的工作原理则是正极的锂离子析出后,通过电解液穿透隔膜迁移至负极,插入石墨层的间隙中,从而实现储能,而在放电过程中则是反向移动。从以上可以看出,石墨烯在锂电池中最理想的运用就是在负极材料部分。如果能利用掺杂石墨烯,提高负极材料的对锂离子的接受程度,便可以在有限的体积或者重量的基础上得到更高容量的电池,这也是人们普遍对于石墨烯锂电池的期望吧。
而华为的石墨烯锂电池,是不是这样做的呢?
按照华为瓦特实验室首席科学家李阳兴的表述,此次华为新款石墨烯锂离子电池的技术突破来自三方面:在电解液中加入特殊添加剂,除去痕量水,避免电解液高温分解;电池正极选用改性大单晶三元材料,提高材料热稳定性;采用新型材料石墨烯,实现锂离子电池与环境间高效散热。
从以上表述可以看出,华为的石墨烯锂电池,其石墨烯添加后的作用仅仅是为了高效散热!这意味着石墨烯其实并没有作为主要的材料参与到锂电池的整体反应体系中。事实上说,利用石墨烯优良的导热性能,确实可以降低锂离子电池在充放电过程中的发热,甚至对于电池的快充也会有性能上的提高,但并不能有效的提高锂离子电池的容量和其他性能。究其根本,华为的石墨烯锂电池仍然属于锂电池,并不能算是创新型电池技术。说的不好听一点,其实与电池表面贴上一层石墨散热算是异曲同工吧。
那么华为是不是在吹牛,在炒作呢?其实从华为的技术积累来说,对于石墨烯的研究从几年前已经开始。对于这种能将技术实力延伸至上游产业的厂商,其实笔者还是颇为尊重的,毕竟在国内这样的厂商真的是少之又少。笔者查询了一下华为的专利情况,发现其实华为在2013年便有了将石墨烯用于负极材料的专利,虽然目前专利还没授权,但至少这个方向应该是人们期望最高。