石墨烯电池为什么没有取代锂电池成为电动车的电池?

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电池在电动车中的地位就相当于人类的心脏一样,是作为动力源和整车的动力源。

目前电动车的主流电池是锂电池,制造成本优势也是相对的成熟了。但是锂电池也有着非常致命的弱点,那就是安全性差以及存在着火灾的风险,此外,锂电池在工作的时候电压变化会很大,是利也是弊,也真是因为这一原因,所以很容易检测到电池的剩余电量。

至于传统的锂电池有这么多的问题,为什么不选择使用石墨烯电池呢?近年来,石墨烯电池这个概念还是非常火的,作为一种新能源的电池也是被很多的国内外专家研究,所以还只是处在一个研究的状态中,想要正式的商用,进行大规模的生产还是有一定的困难的,所以石墨烯技术想要代替锂电池还需要一定的时间等待。

值得一提的是,商人重利轻义,锂电池的市场如果越大的话,那么关于锂电池的维修市场也将继续扩大,一个产业又催生出了另一个产业,为此,不少的人也是从锂电池行业中获得了丰厚的回报。

不过我相信随着新能源汽车将取代传统的燃油汽车,所以在新能源汽车中,纯电动汽车将成为主要的方向,而锂电池或许也会被石墨烯技术所取代,但需要一个时间的更迭。


环球科技视界


石墨烯被研究者和各大媒体誉为“新材料之王”,是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。

集万千光芒于一身的石墨烯聚合电池,有着比能量高、充电速率快等优点,正好是当今电动汽车的痛点所在。比如早在2015年,华为瓦特实验室在日本第56届日本电池大会上发布的一项快充技术,这款3000mAh的石墨烯电池仅需5分钟,就可获得高达48%的电量。

更有甚者,早在2014年,西班牙Graphenano公司就与西班牙科尔瓦多大学,合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池。

按他们的说法,这款电池有着诸多优点:

1. 一个石墨烯电池的比能量超过600wh/kg,储电量是当时市场最好产品的三倍,这个表现放在当今都能呈碾压态势(比如目前比亚迪磷酸铁锂电池的单体能量密度为150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右);

2. 单次续航里程可高达1000公里;

3. 单次完全充电仅需8分钟以内;

4. 使用寿命是传统氢化电池的四倍,锂电池的两倍;

5. 重量仅为传统电池的一半;

6. Graphenano表示,此款电池的成本比锂电池低77%。

如果从实验室角度看,这些数据我并不十分怀疑,因为石墨烯电池又被称为“圈钱利器”或“论文利器”。不信去大学看看就知道了,研究这东西很好发文章,但真到实用阶段,基本都哑火了。

验证这是不是故意贬低石墨烯电池,方法很简单。比如距今已经过去了4年之久,Graphenano公司再也没出现在我们的视野中。

从其官网看,最新的新闻基本都是参加国家会议或石墨烯在其他产品上的应用(比如牙科产品)。放着广阔的电动汽车市场不要,赚医学用品的钱,要么就是脑袋秀逗了,要么就是我们过分高估了他们的产品。

事实上就目前石墨烯在电池上的应用来说,主要是和硅结合,所谓的石墨烯电池,本质上还是属于锂电池。对锂离子电池来说,石墨烯作为碳基负极材料,是没有办法从根本上改变锂离子电池能量比数量级的。

在电池负极里面代替原来的石墨,虽然可以提升电池的整体容量和充电速度,但性能提升效果有限,并没到上文所述那般强势。

附:上图为斯坦福大学崔屹教授团队在Nature Nanotechnology上发表的题目为“Air-stable and freestanding lithium alloy/graphene foil as an alternative to lithium metal anodes”的研究成果。即便如此,其性能也没有达到碾压的程度。

当然,这并不是阻碍石墨烯电池面市的主要原因,量产化困难的主要原因在其内部。

1. 全石墨烯电池成本十分高昂,而且制备难度大,几乎不可能量产。现在公布的一些惊人数据基本都来自纯度极高的石墨烯电池,仅出现在概念阶段或实验室内;

2. “掺杂石墨烯电池”在锂电池上的作用是导电剂或电极嵌锂材料,但与传统的导电碳和石墨低廉的成本相比,前者带来的性能提升不足以吸引各厂家;

3. 石墨烯材料本身具有的高比表面积等性质,与现在的锂离子电池工业的技术体系无法相容;

4. 除此之外,比如其他材料的冲击(比如硅在做负极上有着更高的理论容量)和分散工艺难度高等问题,都制约着它在锂电池上的应用。

总之,首先要说明的是,石墨烯电池取代锂电池在中短期内基本是不可能的;“掺杂石墨烯锂电池”虽然有着一定的应用前景,但收效并不大,完全不足以撼动现今的格局。


东拉西车


石墨烯电池在可预见的将来,都不太可能取代锂电池。一方面,技术还不成熟。另外一方面,成本还降不下来。除此之外,在安全性,稳定性等很多方面,都还有很多工作要做。而且,就算石墨烯电池真做出来并大规模应用了,也未必就能应用在电动车上,取代目前流行的锂电池。核电站有很多的优点,不代表核电站就可以随便取代其他类型的发电站。同理,石墨烯电池未必就适合在电动车上应用。只有在适合的应用场景下,特定的技术才能发挥最大的优势。

1.石墨烯电池从实验室走向市场需要一个过程,而这个过程目前还没有开始

科研成果转化成市场产品需要一个过程,而且不是每一种技术都适合大规模商用。目前来看,如果所谓石墨烯电池到底是什么也没有一个共识。应用了一点点石墨烯作为电极材料就算石墨烯电池吗?目前市场上敢打出“石墨烯电池”这个招牌的电池,除去骗子之外,基本都是这种“掺/用了石墨烯的锂离子电池/铅酸电池”。而想象中的全石墨烯型电池,目前的确存在,但仅仅存在于实验室而已。还远远达不到产业化标准。石墨烯潜在的应用场景也不仅仅是取代传统电池。事实上,石墨烯可能会在新型柔性电池、器件、显示、催化剂等方面更有前途。考虑到锂电池相当不错的综合表现,不错的性能,成熟的产业,较为低廉的价格,石墨烯在可预见的将来是不可能取代锂电池的。一个技术的实际价值不仅仅取决于性能,也取决于性价比,稳定性等很多方面。石墨烯想要有一天超过锂电池,成为最适合应用于汽车上的电池选项,必须要石墨烯在实验室表现出锂电池难以比拟的优势,随后再被各大厂商大力推广。而目前来看,石墨烯电池还很不成熟,并没有表现出相对于锂电池的重大优势,因此,石墨烯电池连取代锂电池的可能性都不存在。

从实验室走向市场需要一个过程,对石墨烯电池而言,这个过程还没有开始。因为,还没有找到走向市场的理由。

2.石墨烯技术可能会用于加强锂电池而不是取代

虽然石墨烯电池技术是一种更新,可能也更强大的技术,但是锂电池本身也是电池技术多年来的结晶。锂电池本身有很多优点,才得以成为目前最主流的汽车电池。石墨烯技术的确给电池技术的突破提供了一种可能性,但是,不代表石墨烯就一定可以完完全全顶替锂电池。

在未来,如果石墨烯相关的研究成熟,技术有了突破,把研究成果应用于锂电池,从而提高锂电池的性能,这个可能性也比石墨烯完全取代锂电池高得多。任何一种材料都有其特性,石墨烯表面特性受化学状态影响巨大,稳定性,循环寿命等等都有很多问题,如果刻意追求用石墨烯替代锂电池,很有可能生产出实用性还不如锂电池的石墨烯电池。

综上所述,一方面石墨烯电池技术还不成熟,另外一方面,石墨烯也未必是升级取代锂电池的理想选择。因此,目前为止没有人会想要用石墨烯电池取代汽车锂电池的。


镁客网


目前,在世界范围内,新能源汽车已经成为大势所趋,全世界各国政策都是大力支持,并且,很多国家甚至都已经制定了传统燃油车退市的时间表,可以说,在未来一段时间内,新能源车或将全面取代传统燃油车。而新能源车当中,各国尤以发展纯电动车为主要方向。

在电动车当中,三电系统是核心,而其中的电池则是核心中的核心,电池作为动力能量以及全车电力的来源,担当着十分重要的角色。目前,电动车主流的电池都是采用锂电池,这种电池能量密度适中,而且也较为成熟,制造成本也比较有优势。但是,锂电池也有非常致命的弱点,比如,安全性差,容易引发火灾;比如,充电速度慢,最快也要几个小时。

不仅如此,锂离子电池的内部阻抗高。因为锂离子电池的电解液为有机溶剂,其电导率比镍镉电池、镍氢电池的水溶液电解液要低得多,所以,锂离子电池的内部阻抗比镍镉、镍氢电池约大11倍。如直径为18mm、长50mm的单体电池的阻抗大约达90mΩ。

除此之外,锂电池工作电压变化较大。比如电池放电到额定容量的80%时,镍镉电池的电压变化很小(约20%),锂离子电池的电压变化较大(约40%)。对电池供电的设备来说,这是严重的缺点,但是由于锂离子电池放电电压变化较大,也很容易据此检测电池的剩余电量。

而石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出的一种新能源电池。石墨烯已经不是什么新鲜概念了,国内外众专家学者搞了t很多年,虽然有一些振奋人心的实验现象和成果,然而也仅仅是在实验室里的理论探究阶段,其制造加工、应用效能等方面都问题重重。因此,石墨烯电池现在还不能满足量产的条件,因此暂时无法取代锂电池。


汽车观察家


我对石墨烯的研究已经好多年了,因为石墨烯产业园就在我们常州,这里无数的科研人员在日夜研发攻克难关,这个电池不是不可以研发出来,目前已经研发成功,但是研发的产品必须让市场接受,要满足市场的需求,问题是目前的技术无法符合市场需求,最核心的问题是价格,再没找到最廉价的替代辅助材料之前,你我大家都买不起这个电池,就算买了也没传统电池划算,这样谁会买吧,小材哥还是那句话,市场不认可的老百姓买不起的研发都是屁,等死的货,别推广了,符合人民需求的不推广也被民间口碑推广的!


电影极速之龙导演


近日,菲科斯公司推出了一款石墨烯电池汽车,非常吸引眼球。

石墨烯电池技术汽车的出现,很大程度上会大大缓解纯电动汽车的所带来的充电时间问题以及满电状态下的行驶里程焦虑!

不过目前市面上宣称的“石墨烯电池”是一个不准确的概念,准确的讲基本上都是在材料中加入一点石墨烯,以提高锂电池的部分性能,可以叫为石墨烯基锂离子电池。

这一技术的最大特点就是能够大幅提高电池的热稳定性和使用寿命,要知道之前的锂电池在高温下工作不仅效率低,而且会极大地降低寿命。

石墨烯,是由碳原子组成的单原子层平面薄膜,是目前世界上已知的最轻薄、最坚硬的纳米材料,因为只有一层原子,电子的运动被限制在一个平面上,使石墨烯成为了世界上导电性最好的材料。

目前,几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料,在负极性能相似的情况下,锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料。由此可见,石墨烯在锂离子电池里面可能发挥作用的领域只有两个:直接用于负极材料和用于导电添加剂。

但是使用石墨烯作为导电剂成本比普通的炭黑高很多,锂电池的成本是关键的控制因素,不降低原材料的成本,即使石墨烯电学性能再好,一吨几十万的成本消耗电池厂家也用不起。

如果综合考量材料成本、生产工艺、加工性和电化学性能,其制造加工、应用效能等方面都问题重重。石墨烯可以作为锂电池的调味品,但是作为主材就不太合适了。因此,石墨烯电池替代锂电池成为电动汽车电池的可能性很小,产业化前景渺茫。


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什么是石墨烯电池

我们先了解下什么是石墨烯电池,它是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出的一种新能源电池。

为什么石墨烯电池被称为神奇的材料

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,石墨烯的概念自2004年问世以来一直备受关注。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%。从性能来看,石墨烯锂电池充电一次,耗时也不超过10分钟。由于其独有的特性,石墨烯被称为“神奇材料”,科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。

为什么没有取代锂电池

众说周知目前电动车的锂电池多采用三元锂电池或磷酸铁锂电池,但我国锂矿及钴矿储量不足,却成了潜伏在电动汽车发展道路上的一个阻碍,为了避免受制于人,必须开发新材料电池。因为石墨烯的优秀特性,所以它是一个不错的方向。

但为什么现在石墨烯电池没有取代锂电池呢?是因为石墨烯电池目前多方面技术难以突破,因此还是一种处于实验室的产物。

所以,石墨烯电池现在还不能满足量产的条件,因此暂时无法取代锂电池。


赶上那片云


对电池原理有一定了解的,通常不敢用石墨烯电池这个名称。

石墨烯只能同于电池改性不能参与蓄电,原理很简单,因为石墨烯理论上是没有层间距一说,石墨有。没有层间距就不能利用范德华力夹持锂离子(其他离子太大,进不了层间哈)。所以,宣称石墨烯电池都是用于搞笑的。

那么,石墨烯是否完全无用,也不尽然。理论上石墨烯可以改善电池散热、降低内阻。但是实际效果是极有限的,大概率是正负抵消。石墨烯在带来丝毫好处的同时,也显著增加了体积。石墨烯的体积密度大概跟海绵差不多。

见过最搞笑的是泉州某厂砖家,在展会上公开展示石墨烯扩层技术,用于提高电池能量密度。这么幼稚的事情竟然自己都当真了。

最能证明石墨烯电池百无一用的是铅酸蓄电池,由于镉的禁用,石墨烯也用作替代。但能量密度下降10%,使用寿命减少一半。

电池的出路不是理论创新,而是工艺创新。150年来,电池界混吃等死,不是积累了150年经验,而是一个经验用了150年。


技术型文盲


电池作为电动车的动力来源从一开始就是一个环保伪命题,电池只能作为汽车辅助存在。

理由:1.电池通俗理解就是一个装满电子的池子,使用石墨稀或锂无非就是池里多装点电子,锂离子可带的电子比石墨稀高,所以第一个就是错误方向。

2.带电子越多越不稳定,就算石墨稀有了容量突破,结果就是增加一个危险因素。搞不好爆炸比锂电池更可怕。

3.带电子是一种能力,轻松释放电子又是一另一个问题,石墨稀根本就不容易释放电子。这又是一个方向错误的。

所以不用听别人吹牛逼说有突破90%是不靠谱的,当然如果使用石墨稀混合其它更优物质除外。

总结说石墨稀别说代替锂电池,自身能否发展都是一个问题。

纳米出来后借纳米技术炒作,量子出来后借量子技术炒作,石墨烯出来后又有人炒作。技术的突破总是太多人不了解这个技术是什么,反而乱应用、乱借题融资。所以石墨稀电池智者见智吧!



治平看世界


东旭光电(000413)22日在互动平台表示,公司泰州石墨烯基锂离子电池项目,已完成项目备案、土地招拍挂、环评公示、总平面图及建筑单体图等设计工作,并己启动图纸报审工作,目前正在获取开工许可证,相关手续正在紧张有序推进中。

东旭光电科技股份有限公司(以下简称“公司”)为充分把握国家新能源汽车产业发展机遇,加速在新能源汽车领域的产业布局,依托公司在新能源汽车方面的技术优势以及宿迁市人民政府(以下简称“宿迁市政府”)的区位和投资环境优势,近日公司与宿迁市政府签订了《新能源汽车项目投资合作协议》,就公司在宿迁市投资30亿元建设年产5,000辆新能源客车和50,000辆新能源物流专用车生产基地项目达成合作协议。


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