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鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規(guī)模量產(chǎn)能不能實現(xiàn)

來源:存能電氣  日期:2019-12-02 16:03  瀏覽量:

  鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規(guī)模量產(chǎn)能不能實現(xiàn)?據(jù)了解,紡絲級單層氧化石墨烯十噸生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品單層率大于99%,能夠支撐多樣化的下游應用。從行業(yè)發(fā)展趨勢上看,石墨烯整個產(chǎn)業(yè)鏈具備良好的發(fā)展前景和持續(xù)的增長潛力,未來隨技術進步帶來的成本下降以及產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn),石墨烯產(chǎn)品用量有望迎來爆發(fā)式增長。

  鋰電池廠商淺談石墨烯材料鋰電池大規(guī)模量產(chǎn)能不能實現(xiàn)?

  石墨烯鋰電池是國家重點支持的戰(zhàn)略前沿和新興材料產(chǎn)業(yè),一直以來,高品質單層石墨烯粉體類原料無法量產(chǎn),使得石墨烯諸多優(yōu)異性能無法充分發(fā)揮出來,導致其產(chǎn)業(yè)化之路困難重重。

  作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,石墨烯被稱為“黑金”,是“新材料之王”。低成本量產(chǎn)石墨烯是石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié),近幾年來國家在各大科研院所投入巨大。

  石墨烯只有低成本量產(chǎn)后,才能實現(xiàn)其在新型材料中的廣泛應用,該生產(chǎn)線的投產(chǎn)將為我國石墨烯鋰電池的產(chǎn)業(yè)化作出貢獻,其一是繼續(xù)降低成本,使其每克下降到10元之內,其二是在下游產(chǎn)業(yè)鏈條上迅速廣泛應用。

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  石墨烯材料的特性

  石墨烯是目前世上最薄卻也是最堅硬的納米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;導熱系數(shù)高達5300W/m·K,高于碳納米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s,又比納米碳管或硅晶體高,而電阻率只約10-6Ω·cm,比銅或銀更低,為目前世上電阻率最小的材料。

  因為它的電阻率極低,電子的移動速度極快,因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管,由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體,也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

  石墨烯鋰電池另一個特性是能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應,石墨烯的結構非常穩(wěn)定,石墨烯內部的碳原子之間的連接很柔韌,當施加外力于石墨烯時,碳原子面會彎曲變形,使得碳原子不必重新排列來適應外力,從而保持結構穩(wěn)定。

  這種穩(wěn)定的晶格結構使石墨烯具有優(yōu)秀的導熱性。另外,石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強,在常溫下,即使周圍碳原子發(fā)生擠撞,石墨烯內部電子受到的干擾也非常小。

  常規(guī)石墨烯鋰電池材料生產(chǎn)主要有三種方式,一種是對石墨進行剝離,第二種是對天然氣、甲烷等進行化學氣相沉積,第三種是氧化石墨還原法,以上方法存在生產(chǎn)周期長、環(huán)境污染嚴重以及產(chǎn)能受限等問題。

  石墨烯被視為計算機芯片中“硅”的潛在替代品,這種像原子層一樣薄的材料具有高導電性、強張力、高韌性和高散熱性。研究人員表示,相比于硅,它可以為芯片帶來近1000倍的速度提高,并減少近50倍的能源消耗。

  從每噸3300元到每噸100萬元,碳化硅生產(chǎn)企業(yè)的“下腳料”,經(jīng)過一系列科技轉化,變身為“黑金”新材料——石墨烯,實現(xiàn)了300倍的增值。石墨烯已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)十多年了,人們對它如何轉化為電子產(chǎn)品這件事依然充滿了興奮,但人們發(fā)現(xiàn),要將石墨烯產(chǎn)品商業(yè)化和量產(chǎn)頗具挑戰(zhàn)性。

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