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石墨烯电池产业进程加速代锂电池成必然
发布时间:2016-11-15 16:26:13    点击次数:465

高科技新材料——石墨烯,因其独特的物理特性,在许多领域拥有着广泛的应用“想象空间”,而且石墨烯产业已经被列入未来中国重点推进的产业之一。在移动电源领域,石墨烯电池的概念反复被人提及,石墨烯电池似乎成了手机、电动汽车领域在“电源短板”中的拯救者。


和资本市场在石墨烯领域的火热相反,石墨烯真正能达到量产的成型产品真的少之又少,大部分石墨烯产品都停留在实验室阶段。虽然网上质疑声此起彼伏,而且还有被炒作概念的嫌疑,但石墨烯作为诺贝尔奖新材料一直被业内科研人员层层推进。

  时至今日,石墨烯产业仍存在着诸多挑战,石墨烯作为一种二维材料,在制备阶段,石墨烯的选材,石墨烯材料所要发挥的光、电、热以及强度性能,制备流程及工艺等都间接制约着高品质石墨烯应用于材料领域。

  在去年《中国制造2025》中,石墨烯产业是做为重点领域技术线路图来对待的。中国石墨烯产业未来总体目标是“2020年形成百亿产业规模,2025年整体产业规模突破千亿”。从2004年石墨烯被发明至今,十年的时间内,限制相对较低的石墨烯技术在各行各业的应用已经十分广泛,如石墨烯内衣、石墨烯润滑油添加剂、石墨烯空气净化产品等产品,都促使石墨烯向商业化进发,这是石墨烯发展好的一面。

  虽然不可否认市面上石墨烯电池“新品”的优异性能,但有关专家认为主打“石墨烯电池”这一概念的产品命名比较不严谨。当今世界以锂电池为主,正极材料占据了电池成分的大部,比如电动汽车常用的磷酸铁锂电池以及三元电池。就目前而言的“石墨烯电池”只是在动力电池中添加了少量的石墨烯成分,并不能称之为真正意义上的“石墨烯电池”,甚至也不符合石墨烯材料的命名法则。理论上这种“石墨烯电池”的性质可以加快充放电速度,然而并不能提高电池能力密度。


目前市面上存在的电池大多分为四类:动力锂离子电池;以铅、二氧化铅和硫酸为活性物质的铅酸电池;储氢合金为负极材料的动力镍氢电池;利用双电层和赝电容储能的超级电容器和用氢气或甲醇等作燃料的质子交换膜燃料电池。但这些电池均不同程度的受到成本、功效上的制约,从普及和实用的角度讲,很难成为未来能源领域的领导者。

  实际上,已有一种被称为 “超级电池”或“Ultrabattery”的铅烯混合储能电池被开发出来。这是一种将石墨烯与锂电离子电池材料在纳米尺度符合,使其达到1+1>2的协同效应的超级电池。用这种石墨烯基纳米复合储能材料制造的下一代混合储能电池,充电时间可以缩短到5分钟以内,明显优于目前电动汽车使用的锂离子电池,而比能量是目前超级电容器的10 倍以上。据悉,珠海聚碳动力已经成功研发出这种“超级电池”,预计在今年年底或明年年初上市。

  这家走在石墨烯研发领域前端的企业,是国内率先开展铅烯电池研究的团队,并与“天能集团”建立了石墨烯技术应用合作并签署了应用合作框架协议,在复合新型

碳材料改性、铅烯混合储能电极等关键工艺技术方面取得突破,值得一提的是,该公司最新研制的铅烯快充电池将在近期应用于电动汽车。

  “超级电池”作为一种混合储能类产品是一个崭新的技术领域,它实现了在同一个装置中两套储能系统协同高密度储能与快速能量转换的目的,将这种技术用于EV、PHEV,能够大幅提高电动汽车的动力性能,缩短充电时间,增加续航里程,延长使用寿命,对电动汽车产业的发展具有推动作用。