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石墨烯电池技制作工艺技术比锂离子电池更成熟吗?
石墨烯电池技制作工艺技术比锂离子电池更成熟吗?
  • 发布时间:2020-05-21 17:42

石墨烯电池技制作工艺技术比锂离子电池更成熟吗?

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近几年来,石墨烯这种获过诺奖的材料一直广受社会关注,在相关媒体上也充满了各种“石墨烯电池”等方面的新闻。对于市场上的每一件商品,从研发到上市都要经过漫长的一段过程的,比如说安全性、稳定性、实用性、性价比,只有具备了这些性能,才能够成为满足消费者需要的商品。人们不禁疑问:石墨烯电池技制作工艺术比锂离子电池更成熟吗?能不能依靠它来解决目前材料、电池等方面遇到的一系列技术瓶颈,帮助电动汽车、储能等行业实现飞跃?
 
 

 
  石墨烯电池技制作工艺技术
  1、气象沉积法主要是含碳气体(甲烷、依稀),在一定的温度和压力条件下,碳原子在生长基上附着,形成单层碳结构物质并逐渐生长。
 
  优点:所得石墨烯结构好,尺寸不受原料的限制。缺点:制备过程复杂,生产效率低。
 
  2、氧化还原法是利用氧化剂将石墨逐层氧化,利用超声等方式将已氧化的层剥离。之后,利用还原剂将氧化石墨层还原,即得到石墨烯。
 
  优点:成本低廉,生产效率较高。缺点:制得石墨烯的尺寸由原料决定,所用氧化剂和还原剂有污染环境的可能。
 
  3、插层法是将插层物质填充到石墨的层间隙中,比以此克服层间范德华力,使得各层分散开,从而得到石墨烯。该方法仍处于研发阶段。
 
  石墨烯电池目前不能替代锂电池
  所谓石墨烯电池,其实并非全新的技术,近几年一直处于研发阶段。应该说其材料和工艺尚未完全成熟,我们看到的很多报道仅仅是科研报道,而非产品报道。有报道说某些手机使用了石墨烯电池,其实属于误传。
 
  在现阶段,这一技术主要有成本和产能两大问题。理想的石墨烯电池性能极为强悍,充电极快,寿命极长,但是成本也极高。目前多数研究都在解决成本问题,将石墨烯与其他材料结合制造电池。实际上成为石墨烯基电池更为合适,而这些类型的电池中相当一部分本质上仍为我们熟悉的锂电池,并没有完全的革新。
 
  虽然理论上讲,石墨烯可以作为导电剂,提高充放电的速度,但是如果分散功率不到位,性能不但不能提高,反而还会下降。再加上生产工艺复杂,导致成本较高。与传统的锂电池相比不适合大规模的投入市场。
 
  首先石墨烯电池的造价极为高昂,作为原材料的高导电石墨烯目前1克售价高达600元,被称作“黑金子”的石墨烯电池多应用在航空航天以及移动设备等领域,亲民的电动车只能对其望而兴叹。
 
  其次,石墨烯电池的制作工艺仍然不够成熟,目前仅处于实验室阶段的它无法达到量产的地步,石墨烯电池投入电动车市场在中短期内很难实现。
 
  另外相比于石墨烯电池,作为电池发展结晶的锂电池依旧有着诸多的优势,不论是市场还是技术都更为完善,石墨烯电池更可能以一种全新的技术融入锂电池中,推动电池革命的进程。
 
  石墨烯电池前景
 
  鉴于石墨烯超优异的性能及巨大的应用前景,各国政府和企业都投入大量人力、物力、财力进行关于石墨烯的研究。或许是为了不断吸引关注和投资,经常有企业宣称自己做出了非常厉害的石墨烯产品,在笔者看来都不过是现实的喧嚣。
 
  但也正是在这喧嚣与巨额投入下,石墨烯的研究也确实取得了很多不错的成果,石墨烯的价格已经在慢慢降低,较大尺寸、较高质量的石墨烯也逐渐研制成功,下游产业链也逐渐在尝试使用石墨烯。
 
  从技术成熟度及需求急迫性而言,其应用于锂离子电池提高电池充放电效率、电池容量及电池稳定性显然对汽车特别是电动汽车的发展具有决定性作用。电动汽车要成为主流汽车,石墨烯至关重要。如果将无人驾驶以及太阳能汽车也考虑在内,石墨烯无疑会在汽车领域拥有更广阔的应用空间。
 
  如果说石墨烯某一天想要超越锂电池,那么他必须在实验室处表现出比铝电池更大的优势。但是就目前来看,石墨烯的电池依然很不成熟并没有表现出相对于锂电池的重大优势,所以锂电池要被取代的时代,可能不会那么早到来。
 
  不过相信随着研究的不断深入,在将来的某一天,石墨烯的奇点必会到来,那时众多行业将会发生翻天覆地的变革甚至会被颠覆。
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