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石墨烯電池真的比鋰離子電池更持久耐用嗎?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年02月18日  

首先石墨烯電池的造價極為高昂,作為原材料的高導電石墨烯目前1克售價高達600元,被稱作黑金子的石墨烯電池多應用在特種航天以及移動設備等領域,親民的電動汽車只能對其望而興嘆。


其次,石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟,目前僅處于實驗室階段的它無法達到量產的地步,石墨烯電池投入電動汽車市場在中短時間內很難實現。


另外相比于石墨烯電池,作為電池發展結晶的鋰離子電池依舊有著諸多的優勢,不論是市場還是技術都更為完善,石墨烯電池更可能以一種全新的技術融入鋰離子電池中,推動電池革命的進程。


總體而言,石墨烯電池雖然在性能方面遠勝傳統鋰離子電池,但是在電動汽車電池領域的應用上還是無法取代鋰離子電池的地位。Earthdas的石墨烯電池可以在五分鐘左右為摩托車和電動自行車充電。也不要特殊的安裝。這種電池使用的是類似膏狀和石墨烯的電解質。這些改進了能量密度容量,使充電器比基于鋰的選擇提高了12倍。


他們的400gr原型機得到了國際投資基金的支持。事實上,這個被稱為石墨烯旗艦的項目代表了歐盟最大的研究計劃。預算總額約為10億美元。


Earthdas計劃在今年晚些時候將電池推向市場。第一次生產運行供應了3000個單位的電動摩托車和自行車制造商。在加泰羅尼亞的第一輪之后,Earthdas計劃將業務擴展到歐洲,然后是全球。


結果發現,石墨烯材料就是完美的解決方法,石墨烯是一種具有獨特性質的超薄碳原子層。Shahbazian-Yassar與他的同事以前曾使用過石墨烯調節鋰金屬電池電極上積聚的鋰。


Shahbazian-Yassar與他的同事都了解,氧原子無法從石墨烯片中滲出。此外,石墨烯還具有強度高、柔韌性好、可導電等優點。他們認為,假如用石墨烯將鋰離子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,研究人員用化學方法改變了石墨烯,使其具有導電性。接下來,他們將鈷酸鋰陰極電極的微小顆粒包裹在導電的石墨烯中。當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發現,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合,形成了一個陰極,集成至鋰金屬電池中。當研究人員測量電池循環過程中氧氣釋放情況時發現,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次充放電循環之后,鋰金屬電池的表現仍然很好。


Sharifi-Asl表示:與傳統的鋰金屬電池相比,陰極包裹了石墨烯的電池在快速循環后僅損失了約14%的容量,而在相同條件下,傳統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入電解質的理想材料。該材料不透氧、可導電、具柔韌性,強度高,能夠承受電池內部條件。而且其只有幾納米厚,因此不會額外新增電池的質量。

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