你了解石墨烯嗎？石墨烯電池還將面臨哪些考驗(yàn)？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-07 21:24
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究竟什么是石墨烯電池呢？石墨烯電池其實(shí)并不是真正的電池，而是一種新材料超級電容。在此之前，超級電容已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動車、混動汽車和大功率輸出設(shè)備等領(lǐng)域。作為一種電化學(xué)儲能裝置，其性能介于傳統(tǒng)電容和電池之間，具有功率密度高，循環(huán)壽命長以及安全可靠等特點(diǎn)。
既然石墨烯超級電容有這么多優(yōu)點(diǎn)，那為何行業(yè)內(nèi)仍有不少的質(zhì)疑之聲呢？綜合來看，質(zhì)疑主要來自以下方面：
1、生產(chǎn)成本以及制備工藝工業(yè)化的可行性問題；
2、快充模式下的高負(fù)載、高耗損問題。
工業(yè)化量產(chǎn)問題
目前工業(yè)上普遍采用化學(xué)氣相沉積CVD工藝，用CH4做碳氮源，長出石墨烯材料，再用氫氟酸腐蝕掉模板，得到三維石墨烯塊材料。這種方法確實(shí)成本較高，要進(jìn)行工業(yè)化量產(chǎn)難以接受。那么能否采用其它已有的成熟工藝降低成本呢？ 盡管在石墨烯原料制備上頻頻傳來捷報，不少科研機(jī)構(gòu)都有綠色、低成本量產(chǎn)的新技術(shù)發(fā)現(xiàn)。然而，在實(shí)驗(yàn)室里得到的成果，僅僅是證明了原理上的可行。與正式的大規(guī)模工業(yè)化量產(chǎn)仍然相距甚遠(yuǎn)。
一般來說，某項(xiàng)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室取得成果后，在不考慮各種行政部門的審批以及資金支持的前提下，至少需要經(jīng)過小規(guī)模生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)、中規(guī)模生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)、大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)才能真正進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。因此實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)化產(chǎn)品的周期較長，目前實(shí)驗(yàn)室已有的各項(xiàng)可喜的石墨烯超級電容成果實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)，走進(jìn)我們的生活仍需時日。
高負(fù)載、高耗損問題
續(xù)航里程低可以算是現(xiàn)有電動車電池的“死穴”。石墨烯超級電容的出現(xiàn)，續(xù)航里程成倍增長，長途出行的里程焦慮可能徹底打破。而充電速度的大大提升，可以減少充電時間，宏觀上可以大范圍減少充電站和充電樁的需求。以目前全球領(lǐng)先地位的電動車特斯拉Model S 85為例，其通過大功率的超級充電站充電，也要80分鐘才能充滿，車主等充電的時間仍然是一種煎熬。然而85千瓦時的電池容量在1小時快充模式下耗電125千瓦時，損耗就高達(dá)47%(即125/85-100%=47%)，而在96秒內(nèi)充電85千瓦時，其損耗程度將遠(yuǎn)高于此，這對整個充電系統(tǒng)的散熱要求太過于嚴(yán)苛。
換句話說，三峽電站總共有32臺70萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)容量高達(dá)22,400,000千瓦，就算全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，也只能承擔(dān)796個服務(wù)區(qū)的充電站用電量（如果考慮到實(shí)際充電損耗和輸變電損耗，這個數(shù)值將至少下降三分之一，約為530個）。如此高要求，想要在生活中實(shí)現(xiàn)可以說是不可能了。
盡管電動車行業(yè)不能馬上享受石墨烯超級電容帶來的福利，手機(jī)卻能最先享受到這一偉大科技帶來的便利，因?yàn)榫退忝總€手機(jī)充電器做到20A的直流輸出，即充電速度比現(xiàn)在快20倍，也不會對家庭和電網(wǎng)的負(fù)荷造成任何不利影響。毋庸置疑，石墨烯將會成為新材料市場一顆耀眼的明星。但目前，我們更需要對這個新興材料抱之以寬容和耐心。
