三星研发新型锂电池材料技术: 充电速度提升5倍!

11月28日，三星宣布其开发出了一种新型的锂离子电池材料，在提高电池容量的同时能够把充电速度提升到现有标准的5倍。介绍此项技术的论文被发表在知名学术期刊《NatureCommuinication》上，题目为《用于快速充电和高体积能量密度锂离子电池的石墨烯球》。

从标题可以看出，该电池材料利用了石墨烯技术，石墨烯(Graphene)是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨，它具有十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，因此被称为“黑金”。

三星研发的石墨烯球是一种能够在SiOx颗粒(纳米硅基氧化物)的表面生长石墨烯的小球，它的原理是利用CVD技术，即通过化学反应的方式，把两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后使其相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到基片表面上。在试验中，研究人员以甲烷为碳源，在1000℃下与直径20-30nm的二氧化硅发生反应，二氧化硅颗粒被还原成为SiOx，进而在颗粒表面包覆了一层石墨烯。

据三星的研究人员介绍，石墨烯虽然适合作为正极包覆材料以提高导电性，但是石墨烯片之间强烈的静电作用力使其很难均匀分散在正极材料的表面，而研发石墨烯球就是为了解决这个难题，将其涂抹在锂电池正极材料的表面可以形成一层保护层，从而提高材料的稳定性。

经过石墨烯球处理后的锂电池材料，在大倍率下放电能力明显高于没有经过处理的材料，同时还可以降低电极中导电剂的用量，提高电极的体积比容量，进而增加锂离子电池的体积能量密度。除了涂抹在锂电池正极表面，石墨烯球还可单独作为负极材料使用，使锂离子电池获得快速充电的能力，将充电时间从一个小时缩短到12分钟。目前，三星已经在韩国和美国申请了这项技术的专利。

相关分析人士表示，这是一项很有潜力的技术，但是距离商业化应用和量产还有很长的路要走，电子级石墨烯的生产要面对很多技术难题，而且石墨烯球作为负极材料使用，会首次库伦效率即放电效率较低等问题，必须配合补锂等制作工艺，而补锂工艺在目前还不太成熟。不过，尽早布局电池技术绝对是正确的发向，在未来可以影响的领域也将相当广泛。