石墨烯电池技术 是黑科技还是噱头?

石墨烯因其强大的导电性能而被认为是革命性储能材料。近年来,随着新能源汽车和移动通讯设备的发展,利用石墨烯改进、提升动力、储能电池材料的性能,正成为业内关注的焦点。

1500536969657013294.jpg

在新能源汽车领域,“石墨烯电池”概念被反复提及,似乎已成为目前电动汽车电池技术的突破口。石墨烯技术电池被称为是“里程碑式的黑科技”,号称能够延长续航里程、电池寿命,同时缩短充电时间。

然而一直以来,伴随着追捧,争议也从未间断。处在风口浪尖的“石墨烯电池”到底是概念炒作,还是真的将迎来市场化契机,仍需要客观看待。

“石墨烯电池”不存在

石墨烯材料与传统电池材料混合,能够显著提升电池充放电、循环寿命等,它也成为动力电池企业在新一轮市场竞争中的制胜点。

不可否认,石墨烯应用工艺创新、研发,一直是制约我国电池相关行业实现产业升级的难题。

石墨烯若能真正有效提升动力电池容量、实现快速充电,它将直击动力电池大规模推广的痛点,而且对铅酸电池行业的产业升级具有重要意义。从这个层面来看,动力电池或将是石墨烯规模化应用的契机。

对全国石墨烯产业进行调研、考察后,我们发现,将石墨烯作为基础材料添加到现有各类电池材料中,已成为国内各主流电池企业的普遍做法。

石墨烯在电池领域的应用形式,无外乎三种:一是直接作为正/负极材料;二是作为导电添加剂,添加到正/负极电极材料中,或对电极材料进行复合改性处理,提高电极导电性和充放电倍率;三是作为集流体或集流体涂层,用于提高电池功率特性。

目前,石墨烯在锂离子电池上的应用主要采取后两种方式。

因为石墨烯直接作为负极材料时,其表面特性容易受外界影响,稳定性极差,存在首次效率低下等问题,难以满足锂离子电池性能需求。

锂离子电池作为新能源汽车战略新兴产业的重要组成部分,是投资者争相关注的热点,部分群体进行炒作在所难免。但是准确地讲,当前并没有所谓的“石墨烯电池”。

此前,东旭光电生产出了“烯王”电池,但是它并没有将旗下任何一款电池产品定义为“石墨烯电池”。

之前,华为生产的石墨烯锂电池曾一度爆热。但是在公开资料中,石墨烯只是作为华为该款电池的散热材料,用于提升锂离子电池散热性能,并没有直接使用石墨烯材质制作电池主体。

石墨烯确实能够提高电池性能,但是它在电池材料中主要是作为辅助材料 (添加剂) 使用。作为 21 世纪最具创新价值的新材料,石墨烯在汽车电池领域具备很好的应用潜力。

石墨烯将大有可为

作为目前最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,自 2004 年问世以来,石墨烯就一直处于科研前沿,备受关注。

石墨烯产业应用最大的领域是复合材料。复合材料产业体量非常大,应用范围非常广泛,从军用到民用。它也能与未来的新能源汽车、无人飞机、电动游艇的制造材料相配合。

在汽车的每个细分产业,石墨烯都蕴藏着巨大的市场与商机。

以动力电池领域为例,石墨烯是具有良好应用前景的锂离子电池正负极材料。同时,石墨烯聚合材料电池的重量仅为传统电池 50%,成本将比锂电池低 77%。

石墨烯加入到锂电动力电池内,能将电芯内阻减小至最小,有效地解决了阻碍锂电池产品快速充电的技术瓶颈,同时大大延长电池使用寿命。

从性能来看,石墨烯锂电池充电一次,耗时不超过 10 分钟;单位质量的锂电池容量,从目前的约 0.1 千瓦时/千克,提高到了 1-15 千瓦时/千克,电池重量也可降低 90% 以上。

石墨烯材料从实验室到工程化应用,再到商业化,还有很长的路要走,更需要做好石墨烯及其改性材料在工业产品中的首批次示范应用。

石墨烯在动力电池上的应用,要以市场需求为牵引,聚焦、破解关键技术和突出问题;聚集产、学、研、用等创新要素,搭建更宽广的全产业链发展和创新平台;并积极与新能源整车企业开展合作。

在电动物流车、运输车、出租车及其它专用车的电池配套产品开发、市场开拓、资本合作等方面,实现强强联合,将助推石墨烯材料在新能源领域的应用。

未来,整个产业需要稳步推进,实现石墨烯材料应用市场的开发,将石墨烯打造为提升传统产品性能的“味精”,以及加快下游产业升级的“维生素”,进而做大、做强中国工业。

ADI 技术视频more

LT3094: 在 1MHz 具 0.8μV<sub>RMS</sub> 噪声的负 LDO

LT3094: 在 1MHz 具 0.8μVRMS 噪声的负 LDO

LT3094 是一款高性能低压差负线性稳压器,其具有 ADI 的超低噪声和超高 PSRR 架构,适合为噪声敏感型应用供电。该器件可通过并联以增加输出电流和在 PCB 上散播热量。

观看此技术视频
LTM8002:高效率、超低 EMI 降压型电源 μModule

LTM8002:高效率、超低 EMI 降压型电源 μModule

LTM8002 是一款 40VIN、2.5A 降压型μModule® 稳压器。它内置了开关控制器、电源开关、电感器和所有的支持性组件。该器件支持 3.4V 至 40V 的输入电压范围,和 0.97V 至 18V 的输出电压。

观看此技术视频
具电源系统管理功能的超薄型 μModule 稳压器

具电源系统管理功能的超薄型 μModule 稳压器

LTM4686 是一款双通道 10A 或单通道 20A 超薄型降压 μModule 稳压器。该器件1.82mm 的高度使之可放置到非常靠近负载 (FPGA 或 ASIC) 的地方,从而共用一个散热器。其 PMBus 接口使用户能改变主要的电源参数。

观看此技术视频

电源管理杂志more

Journal of Power Management (2018 年 8 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 8 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 4 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 4 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 1 月刊) 英文版

Journal of Power Management (2018 年 1 月刊) 英文版

关闭ADI官方微信二维码