石墨烯鋰電池被稱為超級電池的原因是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-10 17:07
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我們對于石墨烯已不再陌生，作為“萬用材料”石墨烯被廣泛使用。而近期石墨烯鋰電池的出現(xiàn)更是讓儲(chǔ)能行業(yè)狂歡，由西班牙科學(xué)家研制出的石墨烯鋰電池?fù)?jù)說充電完成只需8分鐘，電池續(xù)航能到1000英里，秒殺傳統(tǒng)汽油車，這為新能源汽車發(fā)展帶來了巨大的想象空間，石墨烯鋰電池因此被稱為“超級電池”。
不過遺憾的是，這項(xiàng)技術(shù)普及到汽車身上仍舊需要時(shí)間。首先鋰電池的技術(shù)需要改進(jìn)，其次作為新興材料，石墨烯的制備對于國內(nèi)產(chǎn)業(yè)來說仍舊具有難度。于是業(yè)界有專家將目光聚焦到另外一種技術(shù)上，那就是出現(xiàn)已久而備受忽視的超級電容器。
作為儲(chǔ)能器件的一種，超級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)勢可以取代鋰電池成功搭載在新能源汽車中。
超級電容器目前已被使用在城市公交與乘用轎車領(lǐng)域，然而因?yàn)槌夒娙萜黧w積大售價(jià)高，因此在應(yīng)用于新能源汽車時(shí)容易遭遇限制。與石墨烯鋰電池需要提高鋰電技術(shù)與石墨烯產(chǎn)能一樣，未來超級電容器要想進(jìn)一步發(fā)展，則需要提高性價(jià)比：如何在相同體積情形下，提高超級電容器價(jià)值?超級電容器，是一種新型的具有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電容器電容，以及超高儲(chǔ)能密度的電容器。通過在兩個(gè)隔離的極板上儲(chǔ)存相反電荷，超級電容器可以儲(chǔ)存大量的能量。與傳統(tǒng)電容器不同，超級電容器不再使用固態(tài)電介質(zhì)，而是使用靜電雙電層電容和電化學(xué)贗電容。
靜電雙層電容使用碳材料電極達(dá)到傳導(dǎo)電極和電解液的亥姆霍茲雙層界面上的電荷分離，這種電荷分離在空間上達(dá)到埃的量級（0.3納米~0.8納米），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)電容器。
電化學(xué)贗電容器使用金屬氧化物和高分子導(dǎo)電聚合物作為電極，借助氧化還原反應(yīng)和電吸附中的感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)超高的電荷存儲(chǔ)，也是超級電容器的一種。
更高，更快，更強(qiáng)
與傳統(tǒng)電池相比，超級電容器具有更高的能量密度（300W/kg~5000W/kg，約為電池的 5~10 倍）、更快的充放電速度（充電10秒~10分鐘可達(dá)到其額定容量的 95% 以上）以及更多的充放電循環(huán)（深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá) 1~50 萬次，也就意味著更長的使用壽命）、更高的儲(chǔ)電放電效率（大電流能量循環(huán)效率超過 90%）。
超級電容器主要應(yīng)用于需要快速充放電循環(huán)和短期能量存儲(chǔ)的場景，目前已經(jīng)在汽車的啟停系統(tǒng)（減速或短停車時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在超級電容器里再在加速時(shí)電容器放電從而達(dá)到節(jié)油的目的）、超級電容公交車、城市軌道交通以及物流搬運(yùn)車等領(lǐng)域開啟商用化進(jìn)程。
同時(shí)在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電梯、港口機(jī)械和數(shù)據(jù)中心快速啟動(dòng)、傳統(tǒng)消費(fèi)電子領(lǐng)域如手機(jī)等方面具有較大發(fā)展前景，是未來儲(chǔ)能器件的重要組成部分。
