鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:888次 | 2018年07月31日
石墨烯電池技術(shù)的探討?
石墨烯因其強(qiáng)大的導(dǎo)電性能而被認(rèn)為是革命性儲(chǔ)能材料。近年來(lái),隨著新能源汽車和移動(dòng)通訊設(shè)備的發(fā)展,利用石墨烯改進(jìn)、提升動(dòng)力、儲(chǔ)能電池材料的性能,正成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。
在新能源汽車領(lǐng)域,“石墨烯電池”概念被反復(fù)提及,似乎已成為目前電動(dòng)汽車電池技術(shù)的突破口。石墨烯技術(shù)電池被稱為是“里程碑式的黑科技”,號(hào)稱能夠延長(zhǎng)續(xù)航里程、電池壽命,同時(shí)縮短充電時(shí)間。
然而一直以來(lái),伴隨著追捧,爭(zhēng)議也從未間斷。處在風(fēng)口浪尖的“石墨烯電池”到底是概念炒作,還是真的將迎來(lái)市場(chǎng)化契機(jī),仍需要客觀看待。
“石墨烯電池”不存在
石墨烯材料與傳統(tǒng)電池材料混合,能夠顯著提升電池充放電、循環(huán)壽命等,它也成為動(dòng)力電池企業(yè)在新一輪市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的制勝點(diǎn)。
不可否認(rèn),石墨烯應(yīng)用工藝創(chuàng)新、研發(fā),一直是制約我國(guó)電池相關(guān)行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的難題。
石墨烯若能真正有效提升動(dòng)力電池容量、實(shí)現(xiàn)快速充電,它將直擊動(dòng)力電池大規(guī)模推廣的痛點(diǎn),而且對(duì)鉛酸電池行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要意義。從這個(gè)層面來(lái)看,動(dòng)力電池或?qū)⑹鞘┮?guī)模化應(yīng)用的契機(jī)。
對(duì)全國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)行調(diào)研、考察后,我們發(fā)現(xiàn),將石墨烯作為基礎(chǔ)材料添加到現(xiàn)有各類電池材料中,已成為國(guó)內(nèi)各主流電池企業(yè)的普遍做法。
石墨烯在電池領(lǐng)域的應(yīng)用形式,無(wú)外乎三種:一是直接作為正/負(fù)極材料;二是作為導(dǎo)電添加劑,添加到正/負(fù)極電極材料中,或?qū)﹄姌O材料進(jìn)行復(fù)合改性處理,提高電極導(dǎo)電性和充放電倍率;三是作為集流體或集流體涂層,用于提高電池功率特性。
目前,石墨烯在鋰離子電池上的應(yīng)用主要采取后兩種方式。
因?yàn)槭┲苯幼鳛樨?fù)極材料時(shí),其表面特性容易受外界影響,穩(wěn)定性極差,存在首次效率低下等問(wèn)題,難以滿足鋰離子電池性能需求。
鋰離子電池作為新能源汽車戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,是投資者爭(zhēng)相關(guān)注的熱點(diǎn),部分群體進(jìn)行炒作在所難免。但是準(zhǔn)確地講,當(dāng)前并沒(méi)有所謂的“石墨烯電池”。
此前,東旭光電生產(chǎn)出了“烯王”電池,但是它并沒(méi)有將旗下任何一款電池產(chǎn)品定義為“石墨烯電池”。
之前,華為生產(chǎn)的石墨烯鋰電池曾一度爆熱。但是在公開(kāi)資料中,石墨烯只是作為華為該款電池的散熱材料,用于提升鋰離子電池散熱性能,并沒(méi)有直接使用石墨烯材質(zhì)制作電池主體。
石墨烯確實(shí)能夠提高電池性能,但是它在電池材料中主要是作為輔助材料(添加劑)使用。作為21世紀(jì)最具創(chuàng)新價(jià)值的新材料,石墨烯在汽車電池領(lǐng)域具備很好的應(yīng)用潛力。
石墨烯將大有可為
作為目前最薄、最堅(jiān)硬、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料,自2004年問(wèn)世以來(lái),石墨烯就一直處于科研前沿,備受關(guān)注。
石墨烯產(chǎn)業(yè)應(yīng)用最大的領(lǐng)域是復(fù)合材料。復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)體量非常大,應(yīng)用范圍非常廣泛,從特種到民用。它也能與未來(lái)的新能源汽車、無(wú)人飛機(jī)、電動(dòng)游艇的制造材料相配合。
在汽車的每個(gè)細(xì)分產(chǎn)業(yè),石墨烯都蘊(yùn)藏著巨大的市場(chǎng)與商機(jī)。
以動(dòng)力電池領(lǐng)域?yàn)槔┦蔷哂辛己脩?yīng)用前景的鋰離子電池正負(fù)極材料。同時(shí),石墨烯聚合材料電池的重量?jī)H為傳統(tǒng)電池50%,成本將比鋰電池低77%。
石墨烯加入到鋰電動(dòng)力電池內(nèi),能將電芯內(nèi)阻減小至最小,有效地解決了阻礙鋰電池產(chǎn)品快速充電的技術(shù)瓶頸,同時(shí)大大延長(zhǎng)電池使用壽命。
從性能來(lái)看,石墨烯鋰電池充電一次,耗時(shí)不超過(guò)10分鐘;單位質(zhì)量的鋰電池容量,從目前的約0.1千瓦時(shí)/千克,提高到了1-15千瓦時(shí)/千克,電池重量也可降低90%以上。
示范化應(yīng)用待解
石墨烯材料從實(shí)驗(yàn)室到工程化應(yīng)用,再到商業(yè)化,還有很長(zhǎng)的路要走,更需要做好石墨烯及其改性材料在工業(yè)產(chǎn)品中的首批次示范應(yīng)用。
石墨烯在動(dòng)力電池上的應(yīng)用,要以市場(chǎng)需求為牽引,聚焦、破解關(guān)鍵技術(shù)和突出問(wèn)題;聚集產(chǎn)、學(xué)、研、用等創(chuàng)新要素,搭建更寬廣的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展和創(chuàng)新平臺(tái);并積極與新能源整車企業(yè)開(kāi)展合作。
在電動(dòng)物流車、運(yùn)輸車、出租車及其它專用車的電池配套產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)開(kāi)拓、資本合作等方面,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,將助推石墨烯材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。
在新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)和科技革命的背景之下,新材料產(chǎn)業(yè)將成為未來(lái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和先導(dǎo)。
未來(lái),整個(gè)產(chǎn)業(yè)需要穩(wěn)步推進(jìn),實(shí)現(xiàn)石墨烯材料應(yīng)用市場(chǎng)的開(kāi)發(fā),將石墨烯打造為提升傳統(tǒng)產(chǎn)品性能的“味精”,以及加快下游產(chǎn)業(yè)升級(jí)的“維生素”,進(jìn)而做大、做強(qiáng)中國(guó)工業(yè)。