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電池知識

鋰電池現(xiàn)在制約其主要能量密度的因素是是什么?

來源:寶鄂實業(yè)    2019-05-17 15:13    點擊量:

       鋰電池現(xiàn)在制約其主要能量密度的因素是正極材料,而石墨烯材料本身并不具有正極材料的性質(zhì)(至少目前來看,偶有文獻(xiàn)會提到石墨烯中含氧官能團(tuán)可以提供氧化還原反應(yīng)的能力,但其實官能團(tuán)穩(wěn)定性不高),所以石墨烯在鋰電池中主要作為負(fù)極。以其質(zhì)量輕和高容量的特點可以間接提高整體電池的單位質(zhì)量的能量密度。而最大的問題在于兩個方面,第一,高質(zhì)量石墨烯的大規(guī)模制備及分散實質(zhì)上存在很大的問題,所以石墨烯的理論性質(zhì)都發(fā)揮不出來,實驗室水平的各種改性并不能在短期內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的制備;第二,石墨烯材料做負(fù)極時,其庫倫效率非常低,這也是目前鋰離子負(fù)極材料非常頭疼的問題。
另外一方面,石墨烯可以作為電容器的材料,如超級電容器,或者鋰離子電容。但是目前的石墨烯超級電容器材料實質(zhì)上并非是從石墨剝離得到的石墨烯材料,而是從其他含碳材料高溫碳化活化制備的多孔石墨烯材料用作目前的超級電容器,所以目前石墨烯材料在規(guī)范用語上也有很大的問題,雖然石墨烯理論容量高,但目前的制備工藝并不能制備超高質(zhì)量的石墨烯,因此超級電容器材料主要使用多孔石墨化碳,而并非石墨烯。就鋰離子電容而言,目前存在的問題大多在這個體系本身,即使在基本研究中,石墨烯這個材料并不能提出顛覆性的革新。
忘了說,還有一方面的就是目前的石墨烯主要還是用作導(dǎo)電炭黑的替代物,作為鋰離子電池中的導(dǎo)電添加劑,所以說目前市面上的石墨烯電池是借用概念。

         所以說,石墨烯電池(鋰離子電池這一系)的商用,至少目前來看,短期是無法實現(xiàn)的。這個因素不僅涉及到石墨烯的高質(zhì)量的合成及分散,同時也涉及到石墨烯這個材料本身在電化學(xué)儲能理論上的可行性。   
        石墨烯已經(jīng)商用了,而且市場已經(jīng)有幾十億了,預(yù)計今年市場會達(dá)百億規(guī)模。近期中國石墨烯可再生技術(shù)獲得重大突破,中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)所信息功能材料國家重點實驗室研究人員實現(xiàn)了石墨烯單晶在六角氮化硼表面的高取向快速增長,這一技術(shù)可以避免石墨烯在生產(chǎn)中因為物理轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致介面污染或破損缺陷,從而可以使石墨烯更好地在集成電路深層應(yīng)用中有更好發(fā)揮。石墨烯是一種特殊的納米級材料,最早由科學(xué)家在實驗室里制得,由于其具有出色的電學(xué)性能,良好的熱導(dǎo)率與卓越的力學(xué)性能,因為石墨烯被視作21世紀(jì)的“神奇材料”,并將在電子信息、航空航天、汽車與能源領(lǐng)域帶來巨大革新。除了石墨烯再生技術(shù)獲得重大突破外,近期我國石墨烯產(chǎn)業(yè)還有以下利好消息。

        近日,國內(nèi)研究人員對外表示,有關(guān)石墨烯的超級鋰電池研發(fā)順利,有望在2015年實現(xiàn)量產(chǎn)。以石墨烯為原料的鋰電池能量密度高達(dá)600wh/kg,是傳統(tǒng)動力鋰電池的5倍,石墨烯電池研發(fā)成功后,國內(nèi)新能源汽車?yán)m(xù)航將大大提升,新能源汽車的推廣難題也有望得到解決
2015年3月,我國研制的全球首批石墨烯量產(chǎn)手機(jī)影馳“SETTLER α(開拓者α)”在重慶問世。該批量產(chǎn)石墨烯手機(jī)搭載了全新的石墨烯觸摸屏、鋰電池與散熱膜,與傳統(tǒng)智能手機(jī)相比,具備更高的觸摸靈敏度、更高電池續(xù)航與更好的散熱性能。石墨烯手機(jī)量產(chǎn),體現(xiàn)了我國石墨烯產(chǎn)業(yè)從原材料到組裝再到智能手機(jī)的有機(jī)結(jié)合,是我國石墨烯產(chǎn)業(yè)化的一大進(jìn)步。

        2015年3月8日,工信部對外表示隨著石墨烯技術(shù)與應(yīng)用的不斷突破,我國將出臺石墨烯專項行動計劃,對石墨烯產(chǎn)業(yè)重點扶持,石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將加快。隨著石墨烯材料受到國家認(rèn)可,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院提供的《“十二五”期間中國石墨烯行業(yè)深度市場調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》預(yù)測,2015年石墨烯產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模有望達(dá)到100億元,未來5年到10年全球石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將超過1000億元。受此利好影響,中國寶安、華麗家族與中超電纜等具備石墨烯概念的上市公司將從中受益。

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