石墨烯電池你了解多少，你知道石墨烯電池保養(yǎng)方法有哪些嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-13 19:19
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汽車材料是汽車設(shè)計(jì)、質(zhì)量及競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)， 每一次突破性的科技進(jìn)展，背后一定有材料和工藝的創(chuàng)新， 在眾多新材料中，石墨烯具備導(dǎo)電性強(qiáng)，材料最硬、強(qiáng)度超高、導(dǎo)熱率超高、透光率超高等性能，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，譽(yù)為“即將顛覆二十一世紀(jì)的新材料”，備受各方關(guān)注。
石墨烯不止是石墨烯電池，用在汽車行業(yè)的石墨烯材料也是厲害的
全球第一輛采用石墨烯做車身材料的方程式賽車
石墨烯與富勒烯、碳納米管、金剛石一起構(gòu)筑起碳從零維到三維的完整的同素異形體。目前，在汽車領(lǐng)域，作為其同胞兄弟的碳納米管已經(jīng)顯示出誘人的應(yīng)用前景，雖然石墨烯及其復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用還比較少，但科學(xué)家們正在努力研究其在汽車領(lǐng)域方面的應(yīng)用。
汽車儲(chǔ)能領(lǐng)域
電源、電控、電機(jī)是純電動(dòng)汽車的三大系統(tǒng)。目前，作為電源的儲(chǔ)能裝置主要有鋰離子動(dòng)力電池、超級(jí)電容器和燃料電池，三者均要求其電極材料具備大的比表面積、高的導(dǎo)電性和良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，這為石墨烯的運(yùn)用提供了廣闊空間。
石墨烯在汽車電池中的應(yīng)用
石墨烯不止是石墨烯電池，用在汽車行業(yè)的石墨烯材料也是厲害的
石墨烯是一類具有應(yīng)用前景的鋰離子電池負(fù)極材料，已經(jīng)運(yùn)用到汽車電池研究領(lǐng)域，西班牙一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的Graphenano 公司同西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研究出首例石墨烯聚合材料電池，其儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的三倍，用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里，而其充電時(shí)間不到8分鐘。石墨烯聚合材料電池的成本將比鋰電池低77％，重量也僅為傳統(tǒng)電池的一半。
2015年上半年，山東玉皇新能源科技有限公司搭建起了第一條新型電池生產(chǎn)線，這款快充型鋰電動(dòng)力電池最大的特點(diǎn)就是加入了石墨烯， 將電芯內(nèi)阻減小到最小，有效地解決了阻礙鋰電池產(chǎn)品快速充電的技術(shù)瓶頸，同時(shí)大大延長(zhǎng)了電池壽命。目前已經(jīng)投產(chǎn)，主打物流車和觀光車市場(chǎng)一塊加入石墨烯的“超能”電池，30分鐘可充電至最大容量，配備在新能源汽車上續(xù)航里程最高可達(dá)400公里，并且電池重量大大減輕。
石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用
所謂超級(jí)電容，是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置。其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。由于其容量很大，對(duì)外表現(xiàn)和電池相同，因此也有稱作“電容電池”。作為儲(chǔ)能器件的一種，超級(jí)電容器在充放電過程中釋放的能量巨大，但功率卻只有同重量普通電容器的十分之一。由于超級(jí)電容器充放電過程是物理變化，與化學(xué)變化的鋰電池充放電過程相比，超級(jí)電容器可以快成快放，不用擔(dān)心損傷電池。因此業(yè)界專家認(rèn)為其以上優(yōu)勢(shì)可以取代鋰電池成功搭載在新能源汽車中。
石墨烯不止是石墨烯電池，用在汽車行業(yè)的石墨烯材料也是厲害的
南車株機(jī)2015年5月單批量交付的世界首列超級(jí)電容100%低地板有軌電車，
其采用7500F 雙電層超級(jí)電容，壽命長(zhǎng)達(dá)10 年，充放電次數(shù)可達(dá)100萬次。列車每次進(jìn)站可快速充電，最大充電時(shí)間30秒，最快10秒便能完成充電。2015年10月9日，中國(guó)中車株洲電力機(jī)車有限公司對(duì)外發(fā)布消息，自主研制的新一代大功率石墨烯超級(jí)電容問世。經(jīng)院士專家組評(píng)審認(rèn)定，其代表了目前世界超級(jí)電容單體技術(shù)的最高水平。
石墨烯在儲(chǔ)氫材料中的應(yīng)用
在燃料電池領(lǐng)域，氫燃料是未來發(fā)展的方向。氫能源在汽車上的應(yīng)用研究發(fā)展很快，通用汽車已推出的第三代燃料電池汽車，車速每小時(shí)已可達(dá)160km/h，續(xù)航里程400km。儲(chǔ)氫材料的納米化是提高儲(chǔ)氫能力的一個(gè)重要方向。目前，用于儲(chǔ)氫的材料，如鑭鎳系稀土、鎂系合金等，價(jià)格非常昂貴。而石墨烯因具有納米結(jié)構(gòu)，同時(shí)成本相對(duì)較低，是儲(chǔ)氫材料的較好選擇。
目前，有關(guān)石墨烯儲(chǔ)氫的實(shí)際研究結(jié)果與理論容量仍有一定距離。探索不同的石墨烯制備工藝，對(duì)石墨烯進(jìn)行有效摻雜復(fù)合是以后石墨烯基儲(chǔ)氫材料研究的重要方向。
汽車輕量化材料
汽車輕量化是節(jié)能減排的一個(gè)重要方向。研究表明，在不降低汽車剛性和碰撞性能的前提下，重量減輕10%，油耗將相應(yīng)減少6%-8%。哥倫比亞大學(xué)James等測(cè)得石墨烯的強(qiáng)度是世界上最好鋼強(qiáng)度100倍，利用原子顯微鏡測(cè)量石墨烯的力學(xué)性能，其楊氏模量可達(dá)0.5TPa，彈性系數(shù)為105N/m。
因?yàn)榱己玫牧W(xué)性能，加之低密度，使石墨烯可作為提高材料力學(xué)性能的增強(qiáng)相，廣泛應(yīng)用于車用輕質(zhì)復(fù)合材料的開發(fā)。
