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详解石墨烯应用:屡屡引发热议 规模化需多久?

导读: “石墨烯电池”是一种基于二维碳材料所制作的电池,它的出现更是让材料科学界兴奋不已,在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中,石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。但这是真的吗?

  石墨烯是一种非常薄的碳晶体,仅有一个原子厚,但肉眼可见,同时其强度的钢铁的200倍、并且拥有极强的柔韧性,另外它还抗火、但却是非常棒的热导体。

  这种神奇的材料,可能是未来电池的关键、也可能重新塑造可穿戴设备和各种传感器。

  我们知道,可穿戴设备目前面对的一大挑战便是佩戴性。大多数智能手表仍硕大无比,手环也不够漂亮,更不用说外星人般的智能服装了,石墨烯则可以改变一切。凭借其超薄、柔性、坚固的特色,可穿戴设备无疑有更多设计空间,让可穿戴设备变得更加灵活、耐用、美观并适合穿戴。

  而石墨烯电池是一种基于二维碳材料所制作的电池,它的出现更是让材料科学界兴奋不已,在未来使用石墨烯电池可能会成为一种潮流趋势。在所有种类的电池当中,石墨烯电池拥有最高的能量密度以及最强的电能储备能力。

  在新能源汽车锂电材料方面,多篇报道重点提及这方面打开石墨烯几十亿的空间,并且有充电10分钟,行驶1000公里的消息。

  2014年12月初,西方媒体报道,西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池,一次充电时间只需8分钟,可行驶1000公里。如果这一结果属实,那么毫无疑问电动汽车将完全颠覆传统汽油汽车,成为汽车的主力军。

  在手机电池方面,锂电池传统制造强国是日本和韩国,在石墨烯电池上他们也正在抢夺技术先机。韩国科学家早在2014年11月就宣布,最新发明的石墨烯超级手机电池,可存储 与传统电池等量的电量,但充电时间只需16秒。美国伦斯勒理工学院研究人员也预计,石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10 倍。

  7月8日,国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品--“烯王”。其在满足5C条件下,可实现15分钟内快速充放电,是普通充电产品的1/24,而且能在-30~80℃环境下工作,循环寿命更高达3500次左右。据悉,“烯王”产品将先在动力玩具、智能家居、动力工具、低温储能等方面应用,后续随着技术成熟和经验积累,将尝试扩展到电动汽车领域。

  这种神奇材料的制造方法:

  1、氧化还原法(性能差、不纯)

  2、微机械剥离法(成本高、产率低)

  3、化学气相沉积法(成本高、性能不稳定)

  4、外延生长法(成本极高,难度大)

  可是!生产成本昂贵一直是难题,最高达到5000元/克。

  据不完全统计,目前全球已有近300家公司涉足石墨烯研究,包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。其中,三星、IBM、东芝、韩国科学技术研究所、韩国成均馆大学等企业和高校具有较高竞争力。但是大部分企业并没有在石墨烯电池领域予以布局,相关的专利也十分有限,他们大都布局在柔性器件半导体显示屏等方面。

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