圖1 鋰烯電池比容量與循環(huán)示意圖
“千呼萬喚始出來”的石墨烯鋰電池，是如何問世的呢？原因是中國人自己的一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了一個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)革命。這就是硬幣落地產(chǎn)生的多邊應(yīng)力連動(dòng)的二次加力，這一力學(xué)原理帶來了智能制造的靈感，產(chǎn)生了Gpa級(jí)的超高能沖擊式球磨納米技術(shù)，見圖2，原因是采用原創(chuàng)的干法機(jī)械剝離石墨烯（以下簡稱機(jī)械烯）技術(shù)。
圖2 硬幣落地原理發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的原創(chuàng)干法機(jī)械剝離石墨烯技術(shù)
干法機(jī)械烯的特點(diǎn)是：石墨層間的堿金屬不流失、密度大、表面缺陷多、與金屬片可連接成千層餅結(jié)構(gòu)，多層層疊后微孔大增，所以容量高、效率高、壽命長。從圖可以看出石墨烯的層厚分布在0.224-0.952納米之間，其中40%微片進(jìn)入量子點(diǎn)尺寸，石墨烯外觀表現(xiàn)極不規(guī)則。
圖3 表面皺褶石墨烯原子力顯微鏡測試報(bào)告
圖4 納米材料再組裝的微米級(jí)石墨烯基35%正極材料“千層餅”微觀層疊結(jié)構(gòu)
最大的優(yōu)點(diǎn)是高性價(jià)比。大型機(jī)可宏量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本僅幾毛錢1克，使石墨烯天價(jià)落地。
鋰烯電池是以石墨烯復(fù)合納米材料制成正極，以涂層金屬鋰為負(fù)極，再使用陶瓷纖維隔膜，滴防燃爆電解液組成，涂層的鋰片抑制了鋰枝晶的生長，陶瓷纖維隔膜可防止意外的枝晶穿透、防燃爆電解液抑制了起火，爆炸的意外發(fā)生。
圖5 鋰烯的電池結(jié)構(gòu)示意圖
圖6 鋰烯電池正、負(fù)極極片圖（上圖為石墨烯基負(fù)極、下圖為涂層包覆金屬鋰負(fù)極）
以上是2016年研究成果，今年又有了顯著進(jìn)展，在比容量提升至2700mAh/g以上的同時(shí)，也感受到了鋰烯電池的能量還有很大的上升空間。
圖7 2017年鋰烯電池研究成果
正如石墨烯的發(fā)明者和習(xí)總書記對(duì)其驥以希望的初心，石墨礦藏巨大的中國在新能源時(shí)代必將大展宏圖。
新能源關(guān)鍵是新材料，誰能掌握新材料，誰就能執(zhí)鋰電市場之牛耳，而機(jī)械石墨烯及納米合金新材料最急需是制備關(guān)鍵技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備的智能制造平臺(tái)。
圖8 納米鋰電池新材料大型生產(chǎn)設(shè)備之一
石墨烯剝離機(jī)、納米磨天磨及機(jī)械制備石墨烯全納米材料電池的量產(chǎn)項(xiàng)目是完全自主創(chuàng)新的新科學(xué)發(fā)現(xiàn)、新科學(xué)理念、新工藝、新技術(shù)、新關(guān)鍵制造設(shè)備，顛覆人們觀念的方法學(xué)突破，機(jī)器的力學(xué)設(shè)計(jì)合理，多邊連動(dòng)，動(dòng)能巨大，又節(jié)省資源，可將石墨烯剝離，可宏量制造石墨烯，保證新材料的宏量。是裝備制造與新能源納米新材料聚合發(fā)力的制造平臺(tái)。
此外，我們在秦皇島同時(shí)啟動(dòng)了回收垃圾廢品制成石墨烯負(fù)極，成本可低至幾分錢1克，比容量是碳負(fù)極的兩倍，是環(huán)保、新能源、新材料的好項(xiàng)目。希有志同道成為合作伙伴。
