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石墨烯电池是什么?它与锂电池相比有哪些优缺点?

来源:锂电池厂家?编辑:admin??发布时间:2020-04-07 15:50:46??阅读数:

  HUAWEIP40来了!就在明天(4月8日),HUAWEI将举行春季新品发布会,最新的HUAWEIP40系列手机国行价格将公布。之前因为一则“HUAWEIP40将采用石墨烯电池”的消息,一时引发热议,现在“正主”已经现身,所有的谣言不攻自破。

HUAWEIP40发布会

  那么石墨烯电池是什么呢?为什么手机采用石墨烯电池广受关注?石墨烯电池和锂电池哪个更好?石墨烯电池和锂离子电池相比,有哪些优缺点?带着这一系列的问题,大家听听锂电池厂家怎么说。请看下文

石墨烯电池是什么

  石墨烯电池前几年在电池行业比较火热,但最终沉寂了,目前市场主流电池还是锂电池。锂电池由正极、负极、隔膜、电解液四大核心材料构成,目前主要应用的负极材料为石墨。而科学家们通过研究得出:石墨烯具有极强导电性、超高强度、高韧性、较高导热性能等,所以希翼其取代石墨充当电池负极,或者用于锂电池其他关键材料,以期将锂电池的能量密度和功率密度大幅提高。

  从目前技术发展阶段来看石墨烯电池尚未出现,石墨具有层状结构,这种结构给锂离子的嵌入设置了一个闸口,是锂电池具有充放电平台和高库仑效率的决定因素也是其成为锂电池关键材料的重要因素之一。

石墨烯电池和锂电池有什么区别?

  石墨烯电池:石墨烯电池,是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出的一种新能源电池。由于高导电性、高强度、超轻薄等特性,石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。

石墨烯电池

  石墨烯被研究者和各大媒体誉为“新材料之王”,是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。

  锂电池:“锂电池”,锂离子电池中的锂离子指的是电池中的储能物质,在充放电过程中发生电池反应(化学变化)。是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且可以充电。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。

锂电池

  石墨稀电池的表现是比锂电池要好很多,特别是电池的动力特性、电容量、寿命等方面。但是目前石墨稀还没达到实用化阶段,离大批量生产还有很长的路要走。锂电池在安全性、续航能力、环境污染以及充电速度方面存在的巨大短板已经开始严重限制了各大高科技产业的发展,因此许多企业研发部门都将目光放到了更先进的石墨烯电池上面,并相信这一新型电池未来将彻底取代已经问世超过26年的锂电池。

石墨烯电池为什么没有取代锂电池?

  相比较锂电池,石墨烯电池强度高、韧性好、并且还有质量轻、导电性优良的特点。早在几年前,HUAWEI就宣布了一项快充的技术,将3000毫安时的石墨烯电池进行充电仅仅只需要五分钟就可以充满接近一半的电量。可见石墨烯电池不仅适用于新能源汽车,在大家的手机领域也可以得到广泛的应用。但是这仅仅只是处于实验阶段,距离在市场上得到应用还需要很长的路要走。

  石墨烯相比于传统的电池有着更大更多的优势,在使用寿命上,它的使用寿命是锂电池的两倍,是氢化电池的四倍。在重量上,它的重量大概只有传统电池的一半。在充电的速率方面。石墨烯电池可以提高几十倍甚至上百倍。

  其实大家市场上并非没有石墨烯电池的产品,比如说在一些高端的医疗设备方面。但是这些石墨烯电池也不是大家所希望的纯石墨烯电池,只是在锂电池的基础上掺杂了一些石墨烯的相关的技术,与传统的锂电池相比,它带来的性能提升也仅仅只有那么一点点。再加上石墨烯的成本十分高昂,它的制造工艺也非常的高,几乎想要达到量产的阶段,还需要很大的一步路要走。如此高额的成本,再加上性能提升的幅度,一些厂商自然就对石墨烯电池不感兴趣了。

  就目前来看,石墨烯电池依然很不成熟并没有表现出相对于锂电池的重大优势,所以锂电池要被取代的时代,可能不会那么早到来。

石墨烯电池和锂电池的优缺点

1、石墨烯电池优缺点

石墨烯电池优缺点

(1)石墨烯电池优点:

  1)石墨烯电池是由碳原子组成的单原子层平面薄膜,厚度仅为0.34纳米,是目前世界上已知的最轻薄、最坚硬的纳米材料,透光性好,能折叠;

  2)储电量是目前市场最好产品的三倍。一个锂电池(以最先进的为准)的比能量数值为180wh/kg,而一个石墨烯电池的比能量则超过600whkg;

  3)用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里,而其充电时间不到8分钟;

  4)使用寿命长。石墨烯电池使用寿命是传统氢化电池的4倍,是锂电池的2倍;

  5)重量轻。石墨烯的特性使得电池的重量可以减少为传统电池的一半,这样可以提高装载该电池的机器的效率;

  6)安全稳定,新型石墨烯聚碳电容电池,充满电后用射钉枪打,使其短路,任何反应都没有;放在火上烧,也不会发生爆炸;

(2)石墨烯电池缺点:

  1)市场上这些石墨烯电池也不是纯石墨烯电池,只是在锂电池的基础上掺杂了一些石墨烯的相关的技术,与传统的锂电池相比,它带来的性能提升也仅仅只有那么一点点。再加上石墨烯的成本十分的高昂,它的制造工艺也非常的高,石墨烯电池的制作工艺仍然不够成熟,目前仅处于实验室阶段的它无法达到量产的地步。

  2)工艺特性不兼容。石墨烯比表面积过大,会对现有锂离子电池的分散均浆等工序带来一大堆工艺问题。如果电池厂调工艺会累死,又没有性能指标突破性进步带来的足够的利润空间驱动,谁愿意上这个技术?石墨烯表面特性受化学状态影响巨大,批次稳定性,循环寿命等等都有很多问题,目前来看无法满足锂电池生产的一堆细致的要求。

2、锂电池优缺点

锂电池优缺点

(1)锂电池优点:

  1)能量密度高,其体积能量密度和质量能量密度分别可达450W.h/dm3和150W.h/kg,而且还在不断提高;

  2)输出功率大,平均输出电压高(约3.6V),为Ni-Cd、Ni-l电池的3倍;

  3)自放电小,每月10%以下,不到Ni-Cd、Ni-Ml的一半;

  4)没有Ni-Cd、Ni-MH电池一样的记忆效应,循环性能优越;

  5)可快速充放电,1C充电时容量可达标称容量的80%以上;

  6)充电效率高,第1次循环后基本上为100%;

  7)工作温度范围宽,-30~+45℃,随着电解质和正极的改进,希望能拓宽到-40~+70℃,低温有可能拓展到-60℃;

  8)免维护,无需进行维修;

  9)使用寿命长,100%DOD充放电可达900次以上;当采用浅深度(30%DOD)充放电时,循环次数已经超过了5000次。

(2)锂电池缺点:

  1)成本高,主要是正极材料LiC002的价格高,随着正极技术的不断发展,可以采用LiMn204、LiFeP04等为正极,从而有望大大降低锂离子电池的成本;

  2)必须有特殊的保护电路,以防止过充或过放;

  3)与普通电池的相容性差,因为一般要在用3节普通电池(3.6V)的情况下才能用锂离子电池进行替代。

  总体而言,石墨烯电池虽然在性能方面远胜传统锂电池,但是在电动车电池领域的应用上还是无法取代锂电池的地位。尽管如此石墨烯电池的研发也仍在继续,工艺的简化与材料的优化都是其重点,未来用作电动车电池也可能不是梦想。

  石墨烯电池被认为是未来具潜力的材料之一,但就目前而言,它的泡沫成分大于实际应用价值,阻碍这种材料普及的因素很多,可量产性和成本则是最主要的普及障碍,石墨烯电池要想在短期内彻底取代锂电池恐怕还有很长的路要走。

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