鋰離子電池導電劑進化階段由零維導電劑炭黑材料到一維纖維狀結構的碳納米管類材料，再到二維的片層狀結構的石墨烯材料。上次我們介紹了一維碳納米管材料的生產工藝及其10家國際生產企業，今天我們就來介紹新型二維結構石墨烯材料的導電機理，生產工藝及其10家生產企業。
導電劑材料是鋰離子電池的重要組成部分，對鋰離子電池的電化學性能起到重要的作用。適量的導電劑加入電極后，能夠有效提高電極內部的電子轉移率。
石墨烯具有優異的力學，光學性能，導熱性高，電阻率小，穩定性強等優點。作為新型鋰電池導電劑，由于其獨特的片狀結構（二維結構），與活性物質的接觸為點面接觸形式，這樣可以最大化的發揮導電劑的作用，減少導電劑的用量，從而可以多使用活性物質，提升鋰電池容量。
(1) 電子電導率高, 使用很少量的石墨烯就可以有效降低電池內部的歐姆極化;
(2) 二維片層結構,石墨烯可以和活性物質實現“面-點”接觸,可以從更大的空間跨度上在極片中構建導電網絡, 實現整個電極上的“長程導電”;
(3) 超薄特性,石墨烯上所有碳原子都可以暴露出來進行電子傳遞, 原子利用效率高, 故可以在最少的使用量下構成完整的導電網絡, 提高電池的能量密度;
(4) 高柔韌性, 能夠與活性物質良好接觸, 緩沖充放電過程中活性物質材料出現的體積膨脹收縮, 抑制極片的回彈效應, 保證電池良好的循環性能。
作為導電劑的效果與其加入量密切相關。在加入量較小的情況下, 石墨烯由于能夠更好地形成導電網絡, 效果遠好于導電炭黑。但是片層較厚的石墨烯會阻礙鋰離子的擴散而降低極片的離子電導率（一般認為6-9層最為適宜）。但由于其成本高、分散困難和存在阻礙鋰離子傳輸等缺點，尚未得到充分的工業化應用。
石墨烯生產工藝方法主要有機械剝離法，化學液相剝離法，氧化還原法，化學氣相沉積法等，液相剝離法和氧化還原法成本低，純度低，適合電池、超級電容器、導電涂料和導電油墨。
機械剝離法和化學氣相沉積法（CVD）生產的石墨烯質量較高，多用于電子元器件、生物器件和透明導電膜等領域。
利用膠帶的粘合力， 通過多次粘貼將高定向熱解石墨（ HOPG）、鱗片石墨等層層剝離，然后將帶有石墨薄片的膠帶粘貼到硅片等目標基體上，最后用丙酮等溶劑去除膠帶，從而在硅片等基體上得到單層和少層的石墨烯。
氧化還原法采用石墨為原料，通過插入含氧基團，減弱石墨中每一單層之間的相互作用，擴大石墨中的層間距，在攪拌或者超聲的幫助下，解離成單層的氧化石墨，形成穩定的懸浮液；然后再利用還原的方法，得到石墨烯懸浮液或者進一步分離干燥得到石墨烯粉體材料。
利用甲烷等含碳化合物作為碳源，通過其在基體表面的高溫分解生長石墨烯。從生長機理上主要可以分為兩種：
?( 1 ) 滲碳析碳機制：對于鎳等具有較高溶碳量的金屬基體，碳源裂解產生的碳原子在高溫時滲入金屬基體內，在降溫時再從其內部析出成核，進而生長成石墨烯；
( 2 ) 表面生長機制：對于銅等具有較低溶碳量的金屬基體，高溫下氣態碳源裂解生成的碳原子吸附于金屬表面，進而成核生長成 “石墨烯島”，并通過 “石墨烯島” 的二維長大合并得到連續的石墨烯薄膜。
銀基烯碳新材料集團股份有限公司成立于1989 年，2013年公司開始進軍石墨烯暨先進碳產業，著力打造石墨烯產業化的樞紐型服務平臺。2016年戰略性進軍新能源汽車行業，實施以動力電池為核心，以電機電控為補充，布局新能源汽車全產業鏈的發展方針。
東旭光電科技股份有限公司成立于1992年，東旭光電是最早進入石墨烯領域的中國企業之一，目前已發展成為石墨烯產業化應用領軍企業。公司已構建了石墨烯基鋰離子電池、石墨烯節能照明、石墨烯熱管理及石墨烯防腐涂料四大規模化應用序列產品和懸浮石墨烯傳感芯片“殺手級”高端應用產品。
本產品可作為導電劑添加于電池正極或負極材料中，建議添加量為0.2%~1%。
廈門凱納石墨烯技術股份有限公司位于福建省廈門市海滄區，自2006年啟動石墨烯產業化進程，正式成立于2010年5月，集石墨烯的研發、生產、銷售和應用開發于一體，參與了多項石墨烯國家和行業標準的制定工作，是中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟理事單位、福建省石墨烯產業技術促進會理事單位。
利特納米成立于2011年，是一家專注于石墨烯材料的研發，生產和推廣的國家級高新技術企業。2012年8月，石墨烯試生產成功，2014年12月，山東省首條產能20噸/年石墨烯生產線落成。2019年11月，產能200噸、年石墨烯生產線落成。2020年底，籌建產能1500噸/年石墨烯生產線。目前可定制不同片徑（幾十納米到幾十微米）和不同比表面積石墨烯。
常州第六元素材料股份有限公司成立于2011年11月，是專業從事粉體石墨烯研發生產的國家級高新技術企業，公司目前是國內產能規模最大的石墨烯粉體生產企業之一，公司的石墨烯粉體產品已初步實現規模化生產，于2013年11月建成了國內首條自動控制的年產10噸氧化石墨（烯）粉體的規模化生產線，年產100噸石墨烯/300噸氧化石墨項目已獲準備案；公司已成功研發并生產出6大系列石墨烯粉體產品，分別為氧化石墨烯、儲能型石墨烯、防腐型石墨烯、導電型石墨烯、導熱型石墨烯和增強型石墨烯。
青島昊鑫新能源科技有限公司成立于2012年，投資12000萬元，坐落于青島平度高新技術產業園，占地面積4萬平方米。昊鑫科技專注于二次電池用碳材料（包括鋰離子電池用天然石墨、人造石墨、硅碳；二次電池用碳納米管和石墨烯導電劑）的研發、生產和銷售。昊鑫科技擁有從石墨原礦開采到最終產品的全套現代化工藝和設備，年產碳納米管500噸，石墨烯500噸。
寧波墨西科技有限公司是北京墨烯控股集團有限公司旗下子公司，成立于2012年4月，坐落于寧波市慈東濱海區，占地140畝，注冊資金2.4億元。公司專注于石墨烯材料的生產、銷售和應用技術研發，通過引進中國科學院寧波材料技術與工程研究所的石墨烯產業化技術，于2013年底建成了首期年產300噸石墨烯生產線，2015年通過技改產能達500噸。
鴻納（東莞）新材料科技有限公司創建于 2012 年 5 月，是一家專業從事創新納米材料研究及生產的高新技術企業。公司以少層石墨烯（Few Layer Graphene，簡稱 FLG）為核心，為鋰離子電池、防火涂料、防腐涂料、導電導熱材料、石墨烯復合材料等領域提供應用解決方案和專業技術支持。2012 年，公司建成 FLG 萬噸級漿料生產線，2013年通過 ISO質量管理體系等系列認證，2014 年初通過比亞迪等鋰離子電池企業認證，打開了石墨烯產業化應用的道路。
Pas2001 是以高純石墨烯為核心、去離子水 為溶劑的石墨烯導電漿料。
可使用在水性LFP體系中，建議與其他導電劑復合使用，添加量為0.5%-1.5%；
德陽烯碳科技有限公司成立于2014年4月，注冊資本1.6億元，是全球領先的石墨烯技術解決方案提供者及石墨烯材料供應商，公司與中國科學院金屬研究所建立了全面合作伙伴關系，擁有國際領先的石墨烯粉體制備技術水平，年產30噸高導電型石墨烯粉體已經實現量產。
廣東墨睿科技有限公司于2015年10月成立，是一家專門從事石墨烯等低維納米材料應用開發的高科技新材料公司，擁有一支由多名海外引進高層次人才帶領的石墨烯領域國際一流的科研團隊，掌握多種石墨烯制備技術及數項國際國內專利，是全球首家完成石墨烯原料生產到導熱膜制備的全鏈條生產的公司。
| 產品名稱 |
技術參數 |
| 鋰電池石墨烯導電漿料（NMP） |
固含量：3.6%±0.2%
碳含量：3.0%±0.16%
粘度：＜6000mPas
雜質金屬含量＜50ppm |
| 鋰電池石墨烯復合導電漿料（NMP） |
固含量：5.0%±0.2%
碳含量：4.2%±0.16%
粘度：＜10000mPas
雜質金屬含量＜100ppm |
| 水性石墨烯導電漿料（H2O） |
固含量：3.0%±0.2%
碳含量：2.5%±0.16%
粘度：＜6000mPa·S
雜質金屬含量＜50ppm |
鵬輝能源的專利“一種鋰離子電池及其制作方法”中，通過加入 1%-5%的石墨烯作為導電劑，鋰電池的能量密度在 200Wh/kg以上，充放電倍率能夠達到 6℃以上，以 6℃至 10℃的倍率充放循環 1400周之后，電池的容量保持率 95%以上。
2019年 6月雅迪發布石墨烯電池，循環壽命 1000 次以上，1 小時可充 80%電量。
2021年1月廣汽埃安的石墨烯基電池，以石墨烯為導電劑，結合硅負極材料，電芯能量密度可提升至 280Wh/kg 左右，續航里程達 1000km。
在最新的研究進展中，部分鋰電池選用的導電劑是CNT、石墨烯、導電炭黑之間兩者或三者混合而成的二元或三元導電漿料。將導電劑復合做成導電漿料是工業應用的需求，也是導電劑之間相互協同、激發作用的結果。
資料來源：各公司官網，個人圖書館，化學慧，Wikiwand，廣州化學，電池中國網等
原文始發于微信公眾號（鋰電產業通）：鋰電池用石墨烯10強
