什么原因使石墨烯電池不能取代鋰電池？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-17 15:56
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石墨烯被研究人員和主要媒體譽(yù)為“新材料之王”。人類已知它具有高強(qiáng)度。 韌性好、重量輕 高透光率 新型納米材料，導(dǎo)電性能好。石墨烯電池是集千萬光芒于一身，具有比 更高的能量和更快的充電速率的優(yōu)點(diǎn)。但為什么石墨烯電池不能取代鋰電池呢？
石墨烯電池的優(yōu)缺點(diǎn)：
存儲容量是市場上最好的產(chǎn)品的三倍。鋰電池（最先進(jìn)的）具有180 wh/kg的比能量值，而石墨烯電池的比能量超過600 wh/kg。由石墨烯電池供電的電動汽車可行駛1000公里，充電時間不到8分鐘。使用壽命比較長。石墨烯電池壽命是傳統(tǒng)氫化電池的四倍，是鋰電池的兩倍，重量輕石墨烯的特性可以將鋰電池點(diǎn)焊機(jī)生產(chǎn)出來的電池重量減少到傳統(tǒng)電池的一半，這可以提高裝載電池的機(jī)器的效率。成本降低生產(chǎn)石墨烯電池的公司稱其成本比鋰電池低77％。
傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳/石墨非常便宜，它以噸為單位出售，而石墨烯則太貴。成千上萬的價格，這不是普通公司能買得起的。幾年前，石墨烯的價格高達(dá)每克5000元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過黃金的價格，這對普通消費(fèi)者來說是難以承受的。石墨烯電池暫時無法取代鋰電池與黑色技術(shù)石墨烯技術(shù)相比，目前主流電池類型作為新能源汽車市場的PACK鋰電池因其相對較高的能量密度和成熟的成本優(yōu)勢而受到特斯拉等全球新能源汽車制造商的青睞。事實(shí)上，目前石墨烯在電池上的應(yīng)用主要與硅結(jié)合。
所謂的石墨烯電池基本上是鋰電池。對于鋰電池，石墨烯是一種碳基陽極材料，沒有辦法從根本上改變鋰電池的能量比。代替電池負(fù)極中的原始石墨，雖然可以提高鋰電池的總?cè)萘亢统潆娝俣?，但是性能改善效果有限，并且沒有那么強(qiáng)。石墨烯電池不能取代鋰電池，阻礙石墨烯電池的主要原因是大規(guī)模生產(chǎn)的主要原因在于內(nèi)部。
整個石墨烯電池的成本非常高，制備困難，幾乎不可能大規(guī)模生產(chǎn)。今天發(fā)布的一些驚人數(shù)據(jù)基本上來自極高純度的石墨烯電池，這些電池只出現(xiàn)在概念階段或?qū)嶒?yàn)室中,“摻雜石墨烯電池”對鋰電池的作用是導(dǎo)電劑或電極鋰插層材料，但與傳統(tǒng)的低導(dǎo)電碳和石墨成本相比，前者帶來的性能提升還不足以吸引制造商,石墨烯材料本身的高比表面積和其他性質(zhì)與鋰電池組裝設(shè)備的設(shè)備工業(yè)現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不相容。
鋰電池的產(chǎn)物
出于目前的研究水平，石墨烯電池還僅僅是處于理論研究階段。并且石墨烯電池本身也具有很多的不足，比如說后期處理污染嚴(yán)重，石墨烯表面積大，受化學(xué)影響巨大。
此外要注意的是，石墨烯電池更換鋰電池在短期到中期內(nèi)基本上是不可能的;雖然“摻雜石墨烯鋰電池”具有一定的應(yīng)用前景，但尚未見效，僅僅震動目前還不夠。石墨烯電池的應(yīng)用前景非常廣闊，但仍無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的條件，因此暫時無法替代鋰電池。
理論上講，石墨烯可以作為導(dǎo)電劑，提高充放電的速度，但是如果分散功率不到位，性能不但不能提高，反而還會下降。再加上生產(chǎn)工藝復(fù)雜，導(dǎo)致成本較高。與傳統(tǒng)的鋰電池相比不適合大規(guī)模的投入市場。
石墨烯電池雖然是電池領(lǐng)域的一個新思路，但是并不意味新鮮的事物就一定能夠取代舊的事物。綜合比較所有因素之后，到目前為止，鋰電池所具備的綜合性能要強(qiáng)于石墨烯電池，所以石墨烯電池取代鋰電池的可能性并不大。
