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石墨烯電池為什么沒有取代鋰電池

來源:存能電氣  日期:2019-04-15 16:06  瀏覽量:

  石墨烯電池為什么沒有取代鋰電池?石墨烯被研究者和各大媒體譽(yù)為“新材料之王”,是人類已知強(qiáng)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電池,有著比能量高、充電速率快等優(yōu)點(diǎn)。可是為什么石墨烯電池為什么沒有取代鋰電池?

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  石墨烯電池的優(yōu)勢和劣勢

  優(yōu)勢

  1.儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的三倍。一個(gè)鋰電池(以最先進(jìn)的為準(zhǔn))的比能量數(shù)值為180wh/kg,而一個(gè)石墨烯電池的比能量則超過600wh/kg

  2.用石墨烯電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里,而其充電時(shí)間不到8分鐘

  3.使用壽命長。石墨烯電池使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的四倍,是鋰電池的兩倍

  4.重量輕。石墨烯的特性使得電池的重量可以減少為傳統(tǒng)電池的一半,這樣可以提高裝載該電池的機(jī)器的效率

  5.成本低。生產(chǎn)石墨烯電池的公司表示,它的成本將比鋰電池低77%

  劣勢

  傳統(tǒng)導(dǎo)電碳/石墨很便宜,都是論噸賣的,而石墨烯太貴。一克上千的價(jià)格,這不是一般企業(yè)能夠承受得了的。而數(shù)年前,石墨烯的價(jià)格曾高達(dá)每克5000元,遠(yuǎn)超黃金價(jià)格,普通消費(fèi)者也難以承受。

  石墨烯電池暫時(shí)無法取代鋰電池

  相比黑科技石墨烯技術(shù),目前作為新能源車市場的主流電池類型——鋰電池憑借其相對高的能量密度和成熟的成本優(yōu)勢,備受特斯拉等全球新能源車大廠商青睞。

  事實(shí)上就目前石墨烯在電池上的應(yīng)用來說,主要是和硅結(jié)合,所謂的石墨烯電池,本質(zhì)上還是屬于鋰電池。對鋰電池來說,石墨烯作為碳基負(fù)極材料,是沒有辦法從根本上改變鋰電池能量比數(shù)量級的。

  在電池負(fù)極里面代替原來的石墨,雖然可以提升鋰電池的整體容量和充電速度,但性能提升效果有限,并沒到那般強(qiáng)勢。

  石墨烯電池沒有取代鋰電池的原因

  阻礙石墨烯電池的主要原因,量產(chǎn)化困難的主要原因在其內(nèi)部。

  1.全石墨烯電池成本十分高昂,而且制備難度大,幾乎不可能量產(chǎn)?,F(xiàn)在公布的一些驚人數(shù)據(jù)基本都來自純度極高的石墨烯電池,僅出現(xiàn)在概念階段或?qū)嶒?yàn)室內(nèi);

  2.“摻雜石墨烯電池”在鋰電池上的作用是導(dǎo)電劑或電極嵌鋰材料,但與傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳和石墨低廉的成本相比,前者帶來的性能提升不足以吸引各廠家;

  3.石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質(zhì),與現(xiàn)在的鋰電池工業(yè)的技術(shù)體系無法相容;

  4.除此之外,比如其他材料的沖擊(比如硅在做負(fù)極上有著更高的理論容量)和分散工藝難度高等問題,都制約著它在鋰電池上的應(yīng)用。

  總之,首先要說明的是,石墨烯電池取代鋰電池在中短期內(nèi)基本是不可能的;“摻雜石墨烯鋰電池”雖然有著一定的應(yīng)用前景,但收效并不大,完全不足以撼動現(xiàn)今的格局。石墨烯電池的應(yīng)用前景是很廣闊的,但是現(xiàn)在還不能滿足量產(chǎn)的條件,因此暫時(shí)無法取代鋰電池。

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