近年來，純電動汽車的快充技術(shù)不斷發(fā)展，“1個小時充滿80%的電量”“30分鐘充滿80%電量”“20分鐘充滿80%電量”……未來的3~5年，純電動汽車只要充電5分鐘就能充滿80%電量，大約能行駛300公里”，這一消息無疑是給電動車行業(yè)打了一針雞血。而實現(xiàn)充電5分鐘行駛300公里需要什么樣的技術(shù)或是材料呢？相信您也略有耳聞，那就是——石墨烯電池。我們知道電動汽車最大的一個弊端，也是讓很多人接受不了的就是充電慢問題。而石墨烯的出現(xiàn)將會徹底改變這一現(xiàn)狀。

 

什么是石墨烯電池

 

 

 

石墨烯粉末

 

石墨烯電池其實并不是真正的電池，而是一種新材料超級電容。它利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。

 

 

 

石墨烯

 

石墨烯被研究者和各大媒體譽為“新材料之王”，是人類已知強度高、韌性好、重量輕、透光率高、導(dǎo)電性佳的新型納米材料。集萬千光芒于一身的石墨烯聚合電池，有著能量高、充電速率快等優(yōu)點，正好是當(dāng)今電動汽車的痛點所在。比如早在2015年，華為瓦特實驗室在日本第56屆日本電池大會上發(fā)布的一項快充技術(shù)，這款3000mAh的石墨烯電池僅需5分鐘，就可獲得高達(dá)48%的電量。更有甚者，早在2014年，西班牙Graphenano公司就與西班牙科爾瓦多大學(xué)，合作研究出了首例石墨烯聚合材料電池。

 

 

 

鋰電池

 

在電動車當(dāng)中，電池、電機、電控是核心，而其中的電池則是核心中的核心，電池作為動力能量以及全車電力的來源，擔(dān)當(dāng)著十分重要的角色。目前，電動車主流的電池都是采用鋰電池，這種電池能量密度適中，而且也較為成熟，制造成本也比較有優(yōu)勢。但是，鋰電池也有非常致命的弱點，比如，安全性差，容易引發(fā)火災(zāi)；比如，充電速度慢，最快也要幾個小時。不僅如此，鋰離子電池的內(nèi)部阻抗高。因為鋰離子電池的電解液為有機溶劑，其電導(dǎo)率比鎳鎘電池、鎳氫電池的水溶液電解液要低得多，所以，鋰離子電池的內(nèi)部阻抗比鎳鎘、鎳氫電池約大11倍。如直徑為18mm、長50mm的單體電池的阻抗大約達(dá)90mΩ。除此之外，鋰電池工作電壓變化較大。比如電池放電到額定容量的80%時，鎳鎘電池的電壓變化很小（約20%），鋰離子電池的電壓變化較大（約40%）。對電池供電的設(shè)備來說，這是嚴(yán)重的缺點，但是由于鋰離子電池放電電壓變化較大，也很容易據(jù)此檢測電池的剩余電量。

 

 

 

新型石墨烯薄膜鋰離子電池

 

石墨烯的由來與優(yōu)勢

 

2004年，英國物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。這是人類首次分離出石墨烯，它也即將成為硅的替代品，也被人們稱之為“黑金”，之所以如此，是因為它是世界上目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的納米材料，并且?guī)缀跏峭该鞯拇嬖?，可以完美的制作成如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。

 

石墨烯的應(yīng)用前景

 

雖然近兩年石墨烯被大肆宣揚，但是實際上其發(fā)現(xiàn)前景還不是很樂觀，特別是電池行業(yè)，走入人們的生活恐怕還需要很長時間。

 

 

 

電解膜快速分離氧化石墨烯

 

1、 商業(yè)化要考慮的首要問題就是成本，在鋰電池中石墨烯主要起到的作用與傳統(tǒng)碳/石墨的作用是相似的，一是導(dǎo)電劑，二是可能做電極嵌鋰材料，但是原料價格相差成千上萬倍。

 

2、 工藝繁瑣，后處理污染嚴(yán)重，石墨烯比表面積大，受化學(xué)狀態(tài)影響巨大，批次穩(wěn)定性，循環(huán)壽命等眾多細(xì)致因素限制，生產(chǎn)工藝及其復(fù)雜，而且石墨烯生產(chǎn)需要用到大量的硫酸，后處理也很麻煩。

 

3、 石墨烯是可以做導(dǎo)電劑促進(jìn)快充放，雖然理論上可以提高倍率性能，但是如果分散工藝不到位混料不均，可能性質(zhì)反倒下降，得不償失。