高溫長(zhǎng)壽命石墨烯基鋰離子電池有哪些優(yōu)點(diǎn)?
近幾天來,華為推出了其新的“高溫長(zhǎng)壽命石墨烯基鋰離子電池”技術(shù),受到了廣泛關(guān)注。然而與此同時(shí),華為自己的宣傳也同時(shí)引發(fā)了大量的民間媒體的添油加醋式的渲染。筆者認(rèn)為華為取得了研究進(jìn)展值得祝賀,但是有必要追本溯源,還原技術(shù)的本來面目,并客觀分析這些技術(shù)對(duì)工業(yè)應(yīng)用以及我們?nèi)粘I畹挠绊?/p>
1) 從網(wǎng)址可見,技術(shù)英文名叫Graphene assisted Li-ion battery, 這里如果翻譯出來,連“強(qiáng)化”(reinforced)都不算,如果直接翻中文,“輔助”更確切。注意,這是華為自己說的,不是筆者在附會(huì)。
2) 改善性能的三方面:在電解液中加入特殊添加劑,除去痕量水,避免電解液的高溫分解;電池正極選用改性的大單晶三元材料,提高材料的熱穩(wěn)定性;同時(shí),采用新型材料石墨烯,可實(shí)現(xiàn)鋰離子電池與環(huán)境間的高效散熱。
A)實(shí)際上,只要是在電化學(xué)行業(yè)中學(xué)習(xí)過的人都知道鋰電電解液中加入添加劑,抑制水,是最基礎(chǔ)的解決問題的通用和必須的做法。而為了改善電解液在高溫/低溫下的性能,都有相應(yīng)的添加劑,這個(gè)改進(jìn)可以說是中規(guī)中矩,但是離驚喜還有點(diǎn)遠(yuǎn)。
B)改性大單晶三元材料,該材料的應(yīng)用可以降低比表面積,減少副反應(yīng),高溫漲氣會(huì)好很多,因此對(duì)于高溫性能有貢獻(xiàn)。但是該路線也相應(yīng)的犧牲了一些其它性能:大尺寸單晶過長(zhǎng)的擴(kuò)散距離,勢(shì)必削弱電池的擴(kuò)散-倍率相關(guān)性能,因此該款電池距離快充的需求只會(huì)比普通電池更遠(yuǎn),而不是更近。
C)石墨烯促進(jìn)散熱。華為一直非常重視石墨烯,相關(guān)新聞不絕于耳,然而在這么一個(gè)大突破的新聞下,華為只寫了石墨烯用于散熱,并沒有寫其可以用作導(dǎo)電劑,或者電極活性物質(zhì)。實(shí)際上,石墨烯高導(dǎo)熱的性能是公認(rèn)的,制成的高性能散熱膜也有很強(qiáng)的推廣意義。
對(duì)于這三點(diǎn)技術(shù)可以分析一下:大單晶三元材料更是國(guó)內(nèi)外有相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)室早在關(guān)注,三星松下等企業(yè)都有研究以及專利申請(qǐng)。石墨烯散熱則是石墨烯業(yè)內(nèi)最常見的一個(gè)應(yīng)用思路。所以此項(xiàng)創(chuàng)新更接近于工程集成上的進(jìn)步。
3) 以上三點(diǎn)合力,得出了該電池的性能:“高溫環(huán)境下的充放電測(cè)試表明,同等工作參數(shù)下,該石墨烯基高溫鋰離子電池的溫升比普通鋰離子電池降低5℃; 60°C高溫循環(huán)2000次,容量保持率仍超過70%;60℃高溫存儲(chǔ)200天,容量損失小于13%”, 李陽(yáng)興博士表示。
總體來說,以上三個(gè)技術(shù)在電池業(yè)內(nèi),其實(shí)都不罕見。添加劑優(yōu)化有很多學(xué)校、實(shí)驗(yàn)室都在做。大單晶技術(shù)有好幾個(gè)企業(yè)都申請(qǐng)了專利,而石墨烯散熱更是業(yè)內(nèi)的經(jīng)典路線。
由上可見,該電池主要是高溫性能產(chǎn)生了突破,穩(wěn)定性和壽命有很大提升,華為自己也表示該技術(shù)主要可以向高溫嚴(yán)酷環(huán)境下推廣,但是這與手機(jī)、電動(dòng)汽車領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)恐怕相距較遠(yuǎn),反而是和現(xiàn)在剛剛開始興起的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)有不少的聯(lián)系。
當(dāng)然,接下來,華為宣布了自己的快充方面的計(jì)劃,因此很多人在推測(cè)華為本次的技術(shù)會(huì)助力快充,實(shí)現(xiàn)大家期盼的“充電一分鐘,續(xù)航好幾天”的目標(biāo)。然而根據(jù)業(yè)內(nèi)人士的廣泛共識(shí),這恐怕有些脫離科學(xué)實(shí)際。筆者接下來將按行業(yè)分類,進(jìn)行分析。
可能對(duì)于消費(fèi)電子領(lǐng)域的影響
此新聞一出,民間紛紛給出了不同的解讀,比如X秒充滿電,三星蘋果在顫抖等等,愛國(guó)心情可以理解,距離技術(shù)的真相卻越來越遠(yuǎn)。
實(shí)際上,如華為自己宣稱,本技術(shù)是主要針對(duì)高溫環(huán)境推出,而且根據(jù)電化學(xué)專業(yè)的常識(shí),大尺寸單晶的技術(shù)勢(shì)必會(huì)降低快充放性能,該技術(shù)距離大家期待的快充非常遠(yuǎn),甚至根本就是不同的技術(shù)路徑。實(shí)際上快充主要是要通過降低材料顆粒大小(但不是無(wú)限的),提高導(dǎo)電劑比例,優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)等來實(shí)現(xiàn),華為的本項(xiàng)技術(shù)與此方面并無(wú)太多交集。












