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石墨烯会是锂电材料突破口吗?

导读: 在国家政策主导锂电往高能量密度的发展背景下,石墨烯材料是很好的下一代电池材料备选。

石墨烯是高能量密度电池重要选项

在国家政策主导锂电往高能量密度的发展背景下,石墨烯材料是很好的下一代电池材料备选。石墨烯在新一代素材中一直被认为是代表性材料。从石墨中剥出的石墨烯是薄薄的碳素原子膜,其特点是物理性、化学性的稳定性较高。该材料比铜的导电性高100倍;比硅的导电速度高140倍以上。这也是石墨烯球材电池比现有的充电电池的充电速度快五倍的理由。凭借优异的材料性能,石墨烯受到了研究机构与锂电企业的青睐。

今年初,从科技部网站获悉,韩国《中央日报》报道三星电子综合技术院的研究小组成功研发出新电池材料“石墨烯球”,比现有锂离子电池的充电容量高出45%,充电速度提高5倍以上。研究人员发现在高强度、高导电性的石墨烯材料中加入二氧化硅后,可以大量合成石墨烯,合成的石墨烯像爆米花一样呈现出三维立体形态,因此被称为“石墨烯球”,将这种石墨烯球材料用于锂离子电池的阳极保护膜和阴极材料后可以提升充电容量、缩短充电时间,而且高温稳定性也能得到保障。韩国计划五年内将“石墨烯球”锂电子电池实现商用化。

今年三月底,落户于银川经济技术开发区的石墨烯新能源产业化项目,计划投资85亿元,实施年产3万吨石墨烯改性三元材料及1万吨石墨烯导电浆料项目等5个项目,项目建成后,可在银川市形成石墨烯储能材料基本的产业链条,并形成年产值150亿元以上的规模。

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而不久前,美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米图层的柔性光伏电池板,可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本,这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。

石墨烯电池尽管得到了不少厂商和投资者的偏爱,但是也存在反对声音。首先,成本和工艺的复杂性高,有学者认为,石墨烯电池可能只能存在于实验室之中,商业化的普及还是比较的困难。Oak Ridge NaTIonal Laboratory与有名的石墨烯业内厂商Vorbeck曾披露石墨烯的研究成果,他们认为,石墨烯工作的可重复性常常都很差,所做技术与实用化目标脱节严重。这一现象已经广受科研界中的有识之士,以及工业界的诟病。

材料是现代文明的三大支柱之一,新材料的发现以及跨领域的应用对科技发展起到至关重要的作用。电池产业由传统锂电池再到之后的钴锂电池,一直到如今的电池高镍化。石墨烯对于动力电池而言,或许是下一代材料的突破口。而电池技术的发展,也在促进各种电子终端产品的迭代。

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