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    石墨烯會是鋰電材料突破口嗎 石墨烯鋰離子電池嶄露頭角

    鉅大LARGE  |  點擊量:26次  |  2022年03月12日  

    摘要
    在國家政策主導鋰電往高能量密度的發展背景下,石墨烯材料是很好的下一代電池材料備選。

    近來,浙江烯聯納米科技有限公司投資1.6億元,用于石墨烯鋰離子電池三元正極材料建設項目的建設,該項目占地面積40畝。項目建成后將形成年產6000T/a石墨烯鋰離子電池正極材料的生產能力。


    此前,浙江大學高明團隊研制出新型鋁-石墨烯電池,短短幾秒便可充電完成,循環充放25萬次后仍然電力十足,并展示出耐熱、抗凍,重復彎折不影響功能等優良特性,顯示出普遍的使用前景。


    柔性鋁-石墨烯電池點亮了“ZJU120”LED燈串


    自今年以來,市場對石墨烯材料追捧火熱,不少廠商和科研機構對石墨烯作為新的電池材料的應用嘗試越來越多。烯聯納米項目負責人何仕國曾表示,烯聯納米的電池正極材料是純電動車電池的核心技術。那么,石墨烯會是鋰電材料突破口嗎?能為目前鋰離子電池遇到的問題提供多一個解決選項嗎?


    石墨烯鋰電池嶄露頭角


    石墨烯具有獨特的二維結構、優異的性能和各種潛在的應用價值,石墨烯基納米材料是一種很有吸引力的鋰離子電池電極材料,尤其針對高能量密度與高功率密度電池。而石墨烯電池,就是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出的一種新電池。


    有趣的是,除了浙江烯聯納米科技有限公司投資建石墨烯基地外,玉龍股份近日也發布公告增資投產石墨烯。據悉,玉龍股份將對寧夏漢堯石墨烯儲能材料科技有限公司增資人民幣3億元,主要用于加快寧夏漢堯鋰離子電池石墨烯三元正極材料及導電漿料項目產線的建設投產,帶動產能和釋放推動新業務的發展。


    鋰電產業鏈相關廠商的對石墨烯鋰離子電池的布局,或將加速石墨烯鋰離子電池的的面世。


    石墨烯是高能量密度電池重要選項


    在國家政策主導鋰電往高能量密度的發展背景下,石墨烯材料是很好的下一代電池材料備選。石墨烯在新一代素材中一直被認為是代表性材料。從石墨中剝出的石墨烯是薄薄的碳素原子膜,其特點是物理性、化學性的穩定性較高。該材料比銅的導電性高100倍;比硅的導電速度高140倍以上。這也是石墨烯球材電池比現有的充電電池的充電速度快五倍的理由。憑借優異的材料性能,石墨烯受到了研究機構與鋰電企業的青睞。


    今年初,從科技部網站獲悉,韓國《中央日報》報道三星電子綜合技術院的研究小組成功研發出新電池材料“石墨烯球”,比現有鋰離子電池的充電容量高出45%,充電速度提高5倍以上。研究人員發現在高強度、高導電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樣呈現出三維立體形態,因此被稱為“石墨烯球”,將這種石墨烯球材料用于鋰離子電池的陽極保護膜和陰極材料后可以提升充電容量、縮短充電時間,而且高溫穩定性也能得到保障。韓國計劃五年內將“石墨烯球”鋰電子電池實現商用化。


    今年三月底,落戶于銀川經濟技術開發區的石墨烯新能源產業化項目,計劃投資85億元,實施年產3萬噸石墨烯改性三元材料及1萬噸石墨烯導電漿料項目等5個項目,項目建成后,可在銀川市形成石墨烯儲能材料基本的產業鏈條,并形成年產值150億元以上的規模。


    而不久前,美國麻省理工學院已成功研制出表面附有石墨烯納米圖層的柔性光伏電池板,可極大降低制造透明可變形太陽能電池的成本,這種電池有可能在夜視鏡、相機等小型數碼設備中應用。


    石墨烯電池盡管得到了不少廠商和投資者的偏愛,但是也存在反對聲音。首先,成本和工藝的復雜性高,有學者認為,石墨烯電池可能只能存在于實驗室之中,商業化的普及還是比較的困難。OakRidgeNaTIonalLaboratory與有名的石墨烯業內廠商Vorbeck曾披露石墨烯的研究成果,他們認為,石墨烯工作的可重復性常常都很差,所做技術與實用化目標脫節嚴重。這一現象已經廣受科研界中的有識之士,以及工業界的詬病。


    材料是現代文明的三大支柱之一,新材料的發現以及跨領域的應用對科技發展起到至關重要的作用。電池產業由傳統鋰電池再到之后的鈷鋰電池,一直到如今的電池高鎳化。石墨烯對于動力電池而言,或許是下一代材料的突破口。而電池技術的發展,也在促進各種電子終端產品的迭代。


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