石墨烯鋰離子電池真的是革命性的技術(shù)突破嗎
來源:存能電氣 日期:2019-09-09 09:43 瀏覽量:次
石墨烯鋰離子電池真的是革命性的技術(shù)突破嗎?石墨烯可以做導(dǎo)電劑,促進(jìn)鋰離子電池快充放,理論上能提高倍率性能,但若分散工藝不到位,混料不均,一切都是空中樓閣。石墨烯的振實(shí)和壓實(shí)密度都非常低,成本極其昂貴,根本不存在取代石墨類材料直接用作鋰離子電池負(fù)極的可能性。
石墨烯鋰離子電池真的是革命性的技術(shù)突破嗎?
石墨烯與其它新型負(fù)極材料,比如硅基和錫基材料以及過渡金屬化合物形成復(fù)合材料,是當(dāng)前“納米鋰電”最熱門的研究領(lǐng)域。
石墨烯鋰離子電池真的就是革命性的技術(shù)么?現(xiàn)在看來這樣說恐怕還為時(shí)尚早。石墨烯商用的最大阻礙—成本,石墨烯用在鋰電池之中,取代的是過去的導(dǎo)電碳或者是石墨電極,比起石墨烯每千克數(shù)百美元的市場價(jià)格,這兩個(gè)按噸賣的真的算得上是白菜價(jià)了,并且數(shù)百美元的還是“劣質(zhì)品”,真正的優(yōu)秀石墨烯價(jià)格高達(dá)數(shù)千元每克。試問在現(xiàn)在的電池基礎(chǔ)上,用戶愿意用如此高的原材料差價(jià)換取耐熱性提高和壽命翻倍的優(yōu)勢么?恐怕不會。
所以作為傳統(tǒng)鋰電池的補(bǔ)充,石墨烯確實(shí)是比現(xiàn)在的技術(shù)要先進(jìn)很多,但是受制于成本和自身特性,從現(xiàn)在來看是難以在各個(gè)領(lǐng)域取代傳統(tǒng)鋰電池的??偟膩碚f石墨烯鋰電池現(xiàn)在仍然是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品。石墨烯不過是其中之一而已,現(xiàn)在市場和用戶對于石墨烯鋰電池的需求并不迫切。
石墨烯鋰離子電池現(xiàn)在只是人們對于這種材料的一次嘗試,或許現(xiàn)在石墨烯對于電池性能的提升并不是革命性的,但是在其他領(lǐng)域,石墨烯帶來的改變可能就是天翻地覆的了,比如柔性器件半導(dǎo)體顯示屏、能源材料、超級電容器、高速晶體管、光電子器件等等。
石墨烯在電化學(xué)性能方面與之非常相似并無任何特殊之處,反倒是生產(chǎn)成本更高,生產(chǎn)過程對環(huán)境污染更加嚴(yán)重,實(shí)際操作和加工性能更加困難。根據(jù)自己多年的鋰電研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),筆者并不認(rèn)為石墨烯會在鋰離子電池領(lǐng)域有多少實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,當(dāng)前所謂的“石墨烯電池”純屬炒作。
綜合考量材料成本、生產(chǎn)工藝、加工性和電化學(xué)性能,筆者認(rèn)為,石墨烯或者石墨烯復(fù)合材料實(shí)際用于鋰電負(fù)極的可能性很小產(chǎn)業(yè)化前景渺茫。未來石墨烯在鋰離子電池上的應(yīng)用前景微乎其微的。相比于鋰離子電池,小編認(rèn)為石墨烯在超級電容器尤其是微型超級電容器方面的應(yīng)用前景似乎稍微靠譜一點(diǎn)點(diǎn)。
石墨烯電池和石墨烯鋰電池哪個(gè)更好?
石墨烯電池被研究者和各大媒體譽(yù)為“新材料之王”,是人類已知強(qiáng)度高、韌性好、重量輕、透光率高、導(dǎo)電性佳的新型納米材料。石墨稀的表現(xiàn)是比鋰電池要好很多,特別是電池的動(dòng)力特性、電容量、壽命等方面。但是目前石墨稀還沒達(dá)到實(shí)用化階段,離大批量生產(chǎn)還有很長的路要走。
石墨烯相比于傳統(tǒng)的電池有著更大更多的優(yōu)勢,在使用壽命上,它的使用壽命是鋰電池的兩倍,是氫化電池的四倍。在重量上,它的重量大概只有傳統(tǒng)電池的一半。在充電的速率方面。石墨烯電池可以提高幾十倍甚至上百倍。
鋰電池在安全性、續(xù)航能力、環(huán)境污染以及充電速度方面存在的巨大短板已經(jīng)開始嚴(yán)重限制了各大高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,因此許多企業(yè)研發(fā)部門都將目光放到了更先進(jìn)的石墨烯電池上面。
采用石墨烯材料的電極雖然大幅提升了電池壽命和電池充電速度,但因石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質(zhì),與現(xiàn)在的鋰離子電池工業(yè)的技術(shù)體系無法相容,能量密度并沒有實(shí)現(xiàn)理論上的翻倍,僅僅提升了10%。
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