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石墨烯電池真的有傳說中的那么神嗎?

宣布時間:2017年12月25日 09:12    宣布者:eechina
要害詞: 石墨烯電池
泉源:騰訊科技

在破費電子領域,電池容量和充電速率一直都是亙古穩固的話題,許多廠商都把充電時間和電池容量作為產物噱頭。而放眼全球電子裝備市場,曾經問世多年的鋰電池照舊是這一領域的相對霸主,市情上簡直所有智能手機都內置了這一電池,就連波音公司的787“夢鄉客機”都內置了年夜量鋰電池。

然則,鋰電池在安然性、續航才氣、情形污染和充電速率方面存在的巨年夜短板曾經泉源嚴重限制了各年夜高科技家當的生長,是以許多企業研發部門都將眼光放到了更先進的“石墨烯電池”(Graphene cell)下面,并信托這一新型電池未來將完全取代曾經問世逾越26年的鋰電池。

甚么是石墨烯電池?

墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只需一個碳原子厚度的二維質料。石墨烯現在是世上最薄卻也是最結實的納米質料,它簡直是完全透明的,只吸收2.3%的光,同時也是天下上電阻率最小的質料。

所謂的石墨烯電池是應用鋰離子在石墨烯外面和電極之間快速年夜量穿越運動的特點,開發出的一種新動力電池。作為現在最薄、最結實、導電導熱性能最強的一種新型納米質料,石墨烯的看法自2004年問世以來一直備受關注。

以動力電池領域為例,石墨烯是具有優勝應用遠景的鋰離子電池正負極質料。同時,石墨烯聚合資料電池的重量僅為傳統電池50%,資源將比鋰電池低77%。從性能來看,石墨烯鋰電池充電一次,耗時也不逾越10分鐘。

由于其獨占的特點,石墨烯被稱為“奇異質料”,迷信家以致預言其將“完全改變21世紀”。

理想很優美

盡人皆知,現在智能手機領域應用最多的電池質料照舊是鋰電池,鋰電池最早于1991年商用,以后成為電子裝備的標配。但許多人以為這項手艺曾經到達極限,欲望尋覓替換泉源,因此石墨烯電池手艺就進入了人們的視野。

現在的新聞顯示,三星下一代旗艦機型Galaxy S9將應用石墨烯材質電池來取代現有的鋰電池。這類電池在類似體積下的電池存儲才氣年夜約是鋰電池的45%,但卻可以在12分鐘內完成充斥電,而且可以在高達60攝氏度的情形中保持高度穩固性。這也就使得這一質料電池不只很是適用于智能手機,還異常適用于電動汽車

據悉,三星研究所曾經找到了將石墨烯與二氧化硅年夜規模團結起來的措施,完成融合的質料被稱為“石墨烯球”,有著類似爆米花的結構。研究職員指出,這類手艺既前進了電池的穩固性,又前進了電導率,“年夜年夜前進了陰極的可循環性和快速充電才氣”。更主要的是,它們的能量密度靠近800Wh/L,年夜約與特斯拉所應用的鋰離子電池等一樣。

外界剖析以為,假設三星是全球首家樂成將石墨烯材質電池投入量產裝備的廠家,那么將使得這家韓國企業在很長一段時間內成為石墨烯材質的獨家供應商或許專利持有方,而這關于該公司的營收和全球職位提升也有著巨年夜贊助。

與此同時,“石墨烯電池”的看法在新動力汽車領域也被重復提及,似乎已成為現在電動汽車電池手艺的突破口。石墨烯手艺電池被稱為“里程碑式的黑科技”,號稱能夠延伸電動車續航里程、電池壽命,同時延伸充電時間。

其中最具代表性的或許就是Fisker(菲斯科)開創人亨利-菲斯科(Henry Fisker)所研發的Fisker EMotion電動車了。Fisker EMotion將接納新的石墨烯電池質料,充電九分鐘便可以行駛208千米,最年夜續航里程到達644千米,最高時速為259千米/小時。該車預計在2020年,率先在英國出售。

此外,國際媒體有報導稱浙江年夜學迷信家日前應用石墨烯膜作為正極質料,研收回了一種新型的鋁-石墨烯電池。這類電池壽命超長,能在極短時間內充斥電,且在零下40℃到120℃的溫度規模內都能正常使命。

而且,此次研收回的鋁-石墨烯電池尚有一些以后其他電池無可匹敵的特點。好比高溫至零下40℃,鋁-石墨烯電池仍能穩固充放電1000次;高溫至100℃,穩固充放電45000次,縱然電芯裸露于火焰中也不會起火或爆炸。這一寬溫度應用規模為未來鋁離子電池在極端溫度條件下的應用打下了基础。

此外,這類電池還具有很好的柔性,在1萬次彎折后容量照舊可以保持穩固,展示出了在可穿著柔性電子器件中的應用潛力。

現實很骨感

現在的資源市場關于石墨烯電池存在巨年夜的想象空間,但也有許多學者以為,石墨烯電池現在多方面手艺難以突破,是以照樣一種處于實驗室的產物,距離其真正量產依然遙遙無期。

北京有色金屬研究總院高等工程師、清華年夜學博士劉冠偉在吸收《逐日經濟新聞》采訪時以為,“首先若何界說石墨烯電池就存在不合:電極資估中添加了石墨烯質料就界說為石墨烯電池存在誤導。關于石墨烯電池的新聞都僅限于一些外相的報導,連電池的結構和回聲機理體現圖都沒有,也缺乏詳細的能量密度、電壓、循環壽命等詳細手艺參數。關于電池工業來講,沒有這些信息,報導出來的新聞缺乏最基礎的可信度,虛偽夸年夜宣傳的能夠性極年夜。”

中國石油年夜學教授李永峰異樣持質疑態度。他以為,現在石墨烯在電池上的應用,主若是和硅團結在電池負極外面取代原來的石墨,如允許以提升電池的全體容量和充電速率,但性能提升效果無限,網上傳言傾覆式提升著實不太現實。此外,也有業內人士提及,石墨烯外面特點受化學狀態影響巨年夜,批次穩固性、循環壽命等效果也較量難以知足鋰電池臨盆的詳盡請求。

中信建投的申報異樣顯示,具有優良性子的石墨烯產物甚么時間能走出實驗室依然是未知數。例如石墨烯作為透明導電膜應用時,其工業產物的制備便存在一定的瓶頸,使得產物中石墨烯原油的電導率高等特點沒法施展。由于單層石墨烯沒有帶隙,沒法完成邏輯電路必須的晶體管開關功效,工藝严重年夜性水平年夜幅前進,是以其在微電子領域的普遍應用尚有待時光。

雖然,石墨烯被以為是未來最具潛力的質料之一,但就現在而言,它的泡沫因素年夜于現實應用價值,误差這類質料普及的因素許多,可量產性和資源則是最主要的普及误差,石墨烯電池要想在短期內完全取代鋰電池生怕尚有很長的路要走。
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bijinyi 揭曉于 2018-1-20 15:44:16
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