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石墨烯電池技制作工藝技術(shù)比鋰離子電池更成熟嗎

來(lái)源:存能電氣  日期:2019-08-26 16:56  瀏覽量:

  石墨烯電池技制作工藝技術(shù)比鋰離子電池更成熟嗎?近幾年來(lái),石墨烯這種獲過(guò)諾獎(jiǎng)的材料一直廣受社會(huì)關(guān)注,在相關(guān)媒體上也充滿(mǎn)了各種“石墨烯電池”等方面的新聞。對(duì)于市場(chǎng)上的每一件商品,從研發(fā)到上市都要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的一段過(guò)程的,比如說(shuō)安全性、穩(wěn)定性、實(shí)用性、性?xún)r(jià)比,只有具備了這些性能,才能夠成為滿(mǎn)足消費(fèi)者需要的商品。人們不禁疑問(wèn):石墨烯電池技制作工藝術(shù)比鋰離子電池更成熟嗎?能不能依靠它來(lái)解決目前材料、電池等方面遇到的一系列技術(shù)瓶頸,幫助電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能等行業(yè)實(shí)現(xiàn)飛躍?

石墨烯.jpg

  石墨烯電池技制作工藝技術(shù)

  1、氣象沉積法主要是含碳?xì)怏w(甲烷、依稀),在一定的溫度和壓力條件下,碳原子在生長(zhǎng)基上附著,形成單層碳結(jié)構(gòu)物質(zhì)并逐漸生長(zhǎng)。

  優(yōu)點(diǎn):所得石墨烯結(jié)構(gòu)好,尺寸不受原料的限制。缺點(diǎn):制備過(guò)程復(fù)雜,生產(chǎn)效率低。

  2、氧化還原法是利用氧化劑將石墨逐層氧化,利用超聲等方式將已氧化的層剝離。之后,利用還原劑將氧化石墨層還原,即得到石墨烯。

  優(yōu)點(diǎn):成本低廉,生產(chǎn)效率較高。缺點(diǎn):制得石墨烯的尺寸由原料決定,所用氧化劑和還原劑有污染環(huán)境的可能。

  3、插層法是將插層物質(zhì)填充到石墨的層間隙中,比以此克服層間范德華力,使得各層分散開(kāi),從而得到石墨烯。該方法仍處于研發(fā)階段。

  石墨烯電池目前不能替代鋰電池

  所謂石墨烯電池,其實(shí)并非全新的技術(shù),近幾年一直處于研發(fā)階段。應(yīng)該說(shuō)其材料和工藝尚未完全成熟,我們看到的很多報(bào)道僅僅是科研報(bào)道,而非產(chǎn)品報(bào)道。有報(bào)道說(shuō)某些手機(jī)使用了石墨烯電池,其實(shí)屬于誤傳。

  在現(xiàn)階段,這一技術(shù)主要有成本和產(chǎn)能兩大問(wèn)題。理想的石墨烯電池性能極為強(qiáng)悍,充電極快,壽命極長(zhǎng),但是成本也極高。目前多數(shù)研究都在解決成本問(wèn)題,將石墨烯與其他材料結(jié)合制造電池。實(shí)際上成為石墨烯基電池更為合適,而這些類(lèi)型的電池中相當(dāng)一部分本質(zhì)上仍為我們熟悉的鋰電池,并沒(méi)有完全的革新。

  雖然理論上講,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(huì)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(chǎng)。

  首先石墨烯電池的造價(jià)極為高昂,作為原材料的高導(dǎo)電石墨烯目前1克售價(jià)高達(dá)600元,被稱(chēng)作“黑金子”的石墨烯電池多應(yīng)用在航空航天以及移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域,親民的電動(dòng)車(chē)只能對(duì)其望而興嘆。

  其次,石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟,目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段的它無(wú)法達(dá)到量產(chǎn)的地步,石墨烯電池投入電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)在中短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。

  另外相比于石墨烯電池,作為電池發(fā)展結(jié)晶的鋰電池依舊有著諸多的優(yōu)勢(shì),不論是市場(chǎng)還是技術(shù)都更為完善,石墨烯電池更可能以一種全新的技術(shù)融入鋰電池中,推動(dòng)電池革命的進(jìn)程。

  石墨烯電池前景廣闊

  鑒于石墨烯超優(yōu)異的性能及巨大的應(yīng)用前景,各國(guó)政府和企業(yè)都投入大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行關(guān)于石墨烯的研究?;蛟S是為了不斷吸引關(guān)注和投資,經(jīng)常有企業(yè)宣稱(chēng)自己做出了非常厲害的石墨烯產(chǎn)品,在筆者看來(lái)都不過(guò)是現(xiàn)實(shí)的喧囂。

  但也正是在這喧囂與巨額投入下,石墨烯的研究也確實(shí)取得了很多不錯(cuò)的成果,石墨烯的價(jià)格已經(jīng)在慢慢降低,較大尺寸、較高質(zhì)量的石墨烯也逐漸研制成功,下游產(chǎn)業(yè)鏈也逐漸在嘗試使用石墨烯。

  從技術(shù)成熟度及需求急迫性而言,其應(yīng)用于鋰離子電池提高電池充放電效率、電池容量及電池穩(wěn)定性顯然對(duì)汽車(chē)特別是電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展具有決定性作用。電動(dòng)汽車(chē)要成為主流汽車(chē),石墨烯至關(guān)重要。如果將無(wú)人駕駛以及太陽(yáng)能汽車(chē)也考慮在內(nèi),石墨烯無(wú)疑會(huì)在汽車(chē)領(lǐng)域擁有更廣闊的應(yīng)用空間。

  如果說(shuō)石墨烯某一天想要超越鋰電池,那么他必須在實(shí)驗(yàn)室處表現(xiàn)出比鋁電池更大的優(yōu)勢(shì)。但是就目前來(lái)看,石墨烯的電池依然很不成熟并沒(méi)有表現(xiàn)出相對(duì)于鋰電池的重大優(yōu)勢(shì),所以鋰電池要被取代的時(shí)代,可能不會(huì)那么早到來(lái)。

  不過(guò)相信隨著研究的不斷深入,在將來(lái)的某一天,石墨烯的奇點(diǎn)必會(huì)到來(lái),那時(shí)眾多行業(yè)將會(huì)發(fā)生翻天覆地的變革甚至?xí)活嵏病?/span>

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