石墨烯電池和鋰電池的區(qū)別有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-17 12:36
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單從使用角度而言，石墨烯電池完全能勝任鋰電池在電動(dòng)車中所起的作用，它有著更大的存儲(chǔ)容量以及更快的充電速度，并且在高溫下也比鋰電池更為耐用。因此，石墨烯電池作為電動(dòng)車電池是毫無問題的。
雖然在諸多理論性能方面石墨烯電池相比鋰電池更為出色，但各種因素的限制，它依然無法取代鋰電池于電動(dòng)車的地位。
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)室階段的它無法達(dá)到量產(chǎn)的地步，石墨烯電池投入電動(dòng)車市場(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。
總體而言，石墨烯電池雖然在性能方面遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)鋰電池，但是在電動(dòng)車電池領(lǐng)域的應(yīng)用上還是無法取代鋰電池的地位。Earthdas的石墨烯電池可以在五分鐘左右為摩托車和電動(dòng)自行車充電。也不需要特殊的安裝。這種電池使用的是類似膏狀和石墨烯的電解質(zhì)。這些改進(jìn)了“能量密度容量”，使充電器比基于鋰的選擇提高了12倍。
他們的400gr原型機(jī)得到了國(guó)際投資基金的支持。事實(shí)上，這個(gè)被稱為石墨烯旗艦的項(xiàng)目代表了歐盟最大的研究計(jì)劃。預(yù)算總額約為10億美元。
Earthdas計(jì)劃在今年晚些時(shí)候?qū)㈦姵赝葡蚴袌?chǎng)。第一次生產(chǎn)運(yùn)行提供了3000個(gè)單位的電動(dòng)摩托車和自行車制造商。在加泰羅尼亞的第一輪之后，Earthdas計(jì)劃將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到歐洲，然后是全球。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，石墨烯材料就是完美的解決方案，石墨烯是一種具有獨(dú)特性質(zhì)的超薄碳原子層。Shahbazian-Yassar與他的同事以前曾使用過石墨烯調(diào)節(jié)鋰金屬電池電極上積聚的鋰。
Shahbazian-Yassar與他的同事都知道，氧原子無法從石墨烯片中滲出。此外，石墨烯還具有強(qiáng)度高、柔韌性好、可導(dǎo)電等優(yōu)點(diǎn)。他們認(rèn)為，如果用石墨烯將鋰電池的鈷酸鋰陰極小顆粒包裹起來，就可能阻止氧氣逸出。
首先，研究人員用化學(xué)方法改變了石墨烯，使其具有導(dǎo)電性。接下來，他們將鈷酸鋰陰極電極的微小顆粒包裹在導(dǎo)電的石墨烯中。當(dāng)研究人員使用電子顯微鏡，觀察被石墨烯包裹的鈷酸鋰顆粒時(shí)發(fā)現(xiàn)，與未包裹石墨烯的顆粒相比，在高溫下，釋放的氧氣明顯減少。
接下來，研究人員將被石墨烯包裹的顆粒與粘合材料相結(jié)合，形成了一個(gè)陰極，集成至鋰金屬電池中。當(dāng)研究人員測(cè)量電池循環(huán)過程中氧氣釋放情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使在非常高的電壓下，也幾乎沒有氧氣從陰極中逸出。即使在200次充放電循環(huán)之后，鋰金屬電池的表現(xiàn)仍然很好。
Sharifi-Asl表示：“與傳統(tǒng)的鋰金屬電池相比，陰極包裹了石墨烯的電池在快速循環(huán)后僅損失了約14%的容量，而在相同條件下，傳統(tǒng)鋰金屬電池的性能下降了約45%”。
Shahbazian-Yassar表示：“石墨烯是阻止氧氣進(jìn)入電解質(zhì)的理想材料。該材料不透氧、可導(dǎo)電、具柔韌性，強(qiáng)度高，能夠承受電池內(nèi)部條件。而且其只有幾納米厚，因此不會(huì)額外增加電池的質(zhì)量。我們的研究表明，在陰極中使用石墨烯可減少氧氣的釋放，可能是將電池起火風(fēng)險(xiǎn)顯著降低的一種方法，而此類電池為手機(jī)和汽車提供動(dòng)力”。
