石墨烯電池與鋰電池相比有哪些優(yōu)勢(shì)？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-30 09:01
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鋰電池發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)遇到瓶頸，市場(chǎng)和消費(fèi)者都渴望尋找更好的替代品。而前幾年出現(xiàn)的石墨烯材料，用于電池方向能獲得比傳統(tǒng)鋰電池更好的性能。石墨烯電池會(huì)取代鋰電池嗎？石墨烯電池與鋰電池相比有哪些優(yōu)勢(shì)？
石墨烯電池與鋰電池的對(duì)比
石墨烯電池：石墨烯電池，是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，所以又叫做單原子層石墨。利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。由于高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也是極為突出的。
石墨烯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。
鋰電池：“鋰電池”，鋰離子電池中的鋰離子指的是電池中的儲(chǔ)能物質(zhì)，在充放電過(guò)程中發(fā)生電池反應(yīng)(化學(xué)變化)。是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。
石墨稀電池的表現(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(méi)達(dá)到實(shí)用化階段，離大批量生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。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，并相信這一新型電池未來(lái)將徹底取代已經(jīng)問(wèn)世超過(guò)26年的鋰電池。
石墨烯電池的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
1、儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的三倍。一個(gè)鋰電池(以最先進(jìn)的為準(zhǔn))的比能量數(shù)值為180wh/kg，而一個(gè)石墨烯電池的比能量則超過(guò)600wh/kg。
2、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。
3、使用壽命長(zhǎng)。其使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的四倍，是鋰電池的兩倍。
4、重量輕。石墨烯的特性使得電池的重量可以減少為傳統(tǒng)電池的一半，這樣可以提高裝載該電池的機(jī)器的效率。
5、成本低。生產(chǎn)這種電池的公司表示，它的成本將比鋰電池低77%。穩(wěn)定型高，電池壽命長(zhǎng)，充電速度快；
缺點(diǎn)：
傳統(tǒng)導(dǎo)電碳/石墨很便宜，都是論噸賣的，而石墨烯太貴。一克上千的價(jià)格，這不是一般企業(yè)能夠承受得了的。而數(shù)年前，石墨烯的價(jià)格曾高達(dá)每克5000元，遠(yuǎn)超黃金價(jià)格，普通消費(fèi)者也難以承受。
石墨烯電池是否可以取代鋰電池？
單從使用角度而言，石墨烯電池完全能勝任鋰電池在電動(dòng)車中所起的作用，它有著更大的存儲(chǔ)容量以及更快的充電速度，并且在高溫下也比鋰電池更為耐用。因此，石墨烯電池作為電動(dòng)車電池是毫無(wú)問(wèn)題的。
雖然在諸多理論性能方面石墨烯電池相比鋰電池更為出色，但各種因素的限制，它依然無(wú)法取代鋰電池于電動(dòng)車的地位。
首先石墨烯電池的造價(jià)極為高昂，作為原材料的高導(dǎo)電石墨烯目前1克售價(jià)高達(dá)600元，被稱作“黑金子”的石墨烯電池多應(yīng)用在航空航天以及移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域，親民的電動(dòng)車只能對(duì)其望而興嘆。
其次，石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟，目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段的它無(wú)法達(dá)到量產(chǎn)的地步，石墨烯電池投入電動(dòng)車市場(chǎng)在中短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。
另外相比于石墨烯電池，作為電池發(fā)展結(jié)晶的鋰電池依舊有著諸多的優(yōu)勢(shì)，不論是市場(chǎng)還是技術(shù)都更為完善，石墨烯電池更可能以一種全新的技術(shù)融入鋰電池中，推動(dòng)電池革命的進(jìn)程。
