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石墨烯電池和鋰電池哪個更好?石墨烯電池和鋰電池的優缺點

鉅大LARGE  |  點擊量:14854次  |  2020年02月01日  

摘要
石墨烯電池和鋰電池哪個更好?石墨烯電池和鋰電池的優缺點。鋰電池由正極、負極、隔膜、電解液四大材料構成,目前主要應用的負極材料為石墨。石墨烯具有極強導電性、超高強度

石墨烯電池和鋰電池哪個更好?石墨烯電池和鋰電池的優缺點。鋰電池由正極、負極、隔膜、電解液四大材料構成,目前主要應用的負極材料為石墨。石墨烯具有極強導電性、超高強度、高韌性、較高導熱性能等。人們希望其取代石墨充當電池負極,或者用于鋰電池其他關鍵材料,以期將鋰電池的能量密度和功率密度大幅提高。


從目前技術發展階段來看石墨烯電池尚未出現,石墨具有層狀結構,這種結構給鋰離子的嵌入設置了一個閘口,是鋰電池具有充放電平臺和高庫侖效率的決定因素也是其成為鋰電池關鍵材料的重要因素之一。


石墨烯電池和鋰電池哪個更好?


①石墨烯電池是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有一個原子層厚度的準二維材料。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,開發出的一種新能源電池,其被認為是未來最具潛力的材料之一。


②鋰電池相比石墨稀電池明顯是更加進步的,在動力特性、電容量、充電速度等方面均有著很搭的領先。石墨稀電池可以在更小的體積方面,實現更大的容量,更快的充電速度。


③單從使用角度而言,石墨烯電池完全能勝任鋰電池在電動車中所起的作用,它有著更大的存儲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車電池是毫無問題的。


④目前石墨稀還沒達到實用化階段,離大批量生產還有很長的路要走。鋰電池在安全性、續航能力、環境污染以及充電速度方面存在的巨大短板已經開始嚴重限制了各大高科技產業的發展,因此許多企業研發部門都將目光放到了更先進的石墨烯電池上面,并相信這一新型電池未來將徹底取代已經問世超過26年的鋰電池。


石墨烯電池和鋰電池的優缺點


一、石墨烯電池的優缺點


1、石墨烯電池是由碳原子組成的單原子層平面薄膜,厚度僅為0.34納米,是目前世界上已知的最輕薄、最堅硬的納米材料,透光性好,能折疊;


2、石墨烯是世界上導電性最好的材料,在傳統的手機鋰電池中加入了石墨烯復合導電粉末,提高了電池的倍率充放電性能和循環壽命;


3、安全穩定,新型石墨烯聚碳電容電池,充滿電后用射釘槍打,使其短路,任何反應都沒有;放在火上燒,也不會發生爆炸;


4、工藝特性不兼容,石墨烯比表面積過大,會對現有鋰離子電池的分散均漿等工序帶來一大堆工藝問題;


5、市場上的石墨烯電池不是純石墨烯電池,只是在鋰電池的基礎上摻雜了一些石墨烯的相關的技術,與傳統的鋰電池相比,它帶來的性能提升也僅僅只有那么一點點,再加上石墨烯的成本十分的高昂,它的制造工藝也非常的高,石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟,目前僅處于實驗室階段的它無法達到量產的地步。


二、鋰電池的優缺點


1.能量密度高,其體積能量密度和質量能量密度分別可達450W.h/dm3和150W.h/kg,而且還在不斷提高;


2.使用壽命長,100%DOD充放電可達900次以上;當采用淺深度(30%DOD)充放電時,循環次數已經超過了5000次;


3.沒有Ni-Cd、Ni-MH電池一樣的記憶效應,循環性能優越;


4.與普通電池的相容性差,因為一般要在用3節普通電池(3.6V)的情況下才能用鋰離子電池進行替代;


5.成本高,主要是正極材料LiC002的價格高,隨著正極技術的不斷發展,可以采用LiMn204、LiFeP04等為正極,從而有望大大降低鋰離子電池的成本。


總體而言,石墨烯電池雖然在性能方面遠勝傳統鋰電池,但是在電動車電池領域的應用上還是無法取代鋰電池的地位。盡管如此石墨烯電池的研發也仍在繼續,工藝的簡化與材料的優化都是其重點,未來用作電動車電池也可能不是夢想。


由此可見,石墨烯電池存在著相當大的潛力,是代替鋰離子電池的最好材料。由于鋰電池的安全性差和火災風險,近年來石墨烯電池成為備受期待的火熱研究方向。除此之外高安全性能的新型納米氧化鎢鋰電池或也成為今后最有發展前途的電池之一。


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