石墨烯在鋰電池領(lǐng)域潛力怎么樣？能否取代鉛酸電池？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-10 19:38
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有黑金之稱的石墨烯自2010年獲得諾獎(jiǎng)以來，廣受全球關(guān)注。石墨烯作為已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，具有電阻率極低，電子遷移速度極快的特點(diǎn)。
從20世紀(jì)初，X射線晶體學(xué)的創(chuàng)立以來，科學(xué)家就已經(jīng)開始接觸到石墨烯了。1918年，歐洲科學(xué)家V.Kohlschütter和P.Haenni詳細(xì)地描述了石墨氧化物紙的性質(zhì)。1948年，G.魯斯和F.沃格特發(fā)表了最早用透射電子顯微鏡拍攝的少層石墨烯(層數(shù)在3層至10層之間的石墨烯)圖像。
石墨烯電池，就是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)出的一種新型電池。
世界上的首款石墨烯聚合材料電池由西班牙Graphenano公司和科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)，其中Graphenano公司也是世界上第一家以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的公司。
此后全世界的電池企業(yè)對(duì)于石墨烯都寄予了極高的期待值，紛紛投入重金進(jìn)行研發(fā)。從2014年到2018年，中國(guó)國(guó)際石墨烯創(chuàng)新大會(huì)連續(xù)五年成功舉辦，向世界展示了代表中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)頂級(jí)發(fā)展水平的成果，學(xué)習(xí)和吸收了國(guó)際石墨烯產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。
目前常見的三元鋰電池能量密度在180-200mAh/g，而石墨烯聚合材料電池的能量密度則可以超過600mAh/g。也就是說，如果將特斯拉P85上的電池替換為同等重量的石墨烯電池，其續(xù)航里程將達(dá)到約1500km，是原來的3倍。
但石墨烯的生產(chǎn)工藝不成熟，結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定，導(dǎo)致石墨烯作為負(fù)極材料仍存在一定問題，如首次放電效率較低，約65%；循環(huán)性能較差；價(jià)格較高，明顯高于傳統(tǒng)石墨負(fù)極。
雖然石墨烯因?yàn)橛猛緩V泛，儲(chǔ)能豐富，價(jià)格低廉，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)的“味精”。應(yīng)用前景也十分廣闊。但是真正走向全民普及時(shí)代依然任重而道遠(yuǎn)。
