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為何石墨烯電池沒有取代鋰離子電池成為電動汽車的電池呢?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年04月26日  

1.一個石墨烯電池的比能量超過600wh/kg,儲電量是當時市場最好產品的三倍,這個表現放在當今都能呈碾壓態勢(比如目前比亞迪磷酸鐵鋰離子電池的單體能量密度為150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700電池系統的能量密度在300Wh/kg左右);


2.單次續航里程可高達1000公里;


3.單次完全充電僅需8分鐘以內;


4.使用壽命是傳統氫化電池的四倍,鋰離子電池的兩倍;


5.重量僅為傳統電池的一半;


6.Graphenano表示,此款電池的成本比鋰離子電池低77%。


假如從實驗室角度看,這些數據我并不十分懷疑,因為石墨烯電池又被稱為圈錢利器或論文利器。不信去大學看看就了解了,研究這東西很好發文章,但真到實用階段,基本都啞火了。


驗證這是不是故意貶低石墨烯電池,方法很簡單。比如距今已經過去了4年之久,Graphenano公司再也沒出現在我們的視野中。


從其官網看,最新的新聞基本都是參加國家會議或石墨烯在其他產品上的應用(比如牙科產品)。放著廣闊的電動汽車市場不要,賺醫學用品的錢,要么就是腦袋秀逗了,要么就是我們過分高估了他們的產品。


事實上就目前石墨烯在電池上的應用來說,重要是和硅結合,所謂的石墨烯電池,本質上還是屬于鋰離子電池。對鋰離子電池來說,石墨烯作為碳基負極材料,是沒有辦法從根本上改變鋰離子電池能量比數量級的。


在電池負極里面代替原來的石墨,雖然可以提升電池的整體容量和充電速度,但性能提升效果有限,并沒到上文所述那般強勢。


附:上圖為斯坦福大學崔屹教授團隊在NatureNanotechnology上發表的題目為Air-stableandfreestandinglithiumalloy/graphenefoilasanalternativetolithiummetalanodes的研究成果。即便如此,其性能也沒有達到碾壓的程度。


當然,這并不是阻礙石墨烯電池面市的重要原因,量產化困難的重要原因在其內部。


1.全石墨烯電池成本十分高昂,而且制備難度大,幾乎不可能量產。現在公布的一些驚人數據基本都來自純度極高的石墨烯電池,僅出現在概念階段或實驗室內;


2.摻雜石墨烯電池在鋰離子電池上的用途是導電劑或電極嵌鋰材料,但與傳統的導電碳和石墨低廉的成本相比,前者帶來的性能提升不足以吸引各廠家;


3.石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質,與現在的鋰離子電池工業的技術體系無法相容;


4.除此之外,比如其他材料的沖擊(比如硅在做負極上有著更高的理論容量)和分散工藝難度高等問題,都制約著它在鋰離子電池上的應用。


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