石墨烯電池是什麼?

樓市未來


石墨烯是一種由碳原子結合形成的蜂窩狀晶格結構,由於它所擁有的無數驚人的屬性,它被公認為是一種"神奇的材料”。

它是電和熱能的有效導體,極輕的化學情性,並且具有較大的表面積。它也被認為是環保和可持續的,有無限的可能性,無數的應用。

在電池領域,隨著石墨烯的增強,傳統的電池電極材料(以及預期電極材料)有了顯著的提高。

石墨烯可製造輕便、耐用、適用於高容量儲能的電池,並縮短充電時間。

它將延長電池的壽命,這與塗在材料上或添加到電極上以達到導電性的碳量負相關,而石墨烯在不需要常規電池使用的碳量的情況下增加電導率。

石墨烯可以通過多種方式提高電池的能量密度和形狀。

鋰離子電池可以通過將石墨烯引入電池的陽極,利用材料的電導率和大表面積特性來實現形態優化和性能。

人們發現,製造混合材料也有助於電池的增強。

以釩氧化物(VO2)和石墨烯為例,可以在鋰離子陰極上使用,並可快速充電和放電,同時也可實現大電荷循環的耐久性。

在這種情況下,VO2提供了高的能量容量,但是電導率很低,可以用石墨烯作為一種結構的“主幹"來解決這一問題,從而使VO2產生一種既能提高容量又具有良好導電性的混合材料。

此外,還發現,製造混合材料也可以用於實現電池的另一個例子是LFP(磷酸鐵鋰)電池,這是一種可充電的鋰離子電池。它的能量密度比其他鋰離子電池要低,但功率密度更高(這是電池提供能量的一個指標)。用石墨烯來增強LFP陰極,使電池重量輕,比鋰離子電池快得多,並且比傳統的LFPI電池有更大的容量。

除了革新電池市場,石墨烯電池和超級電容器的聯合使用也能產生驚人的效果,比如改進電動汽車行駛里程和效率的著名概念。

韓國高級科學技術研究所(KAIST)的研究人員開發了一種石墨烯基水混合電容器,這種電容器既穩定、安全,又具有高能量和功率密度,而且在30秒內充電。

這種新型電容器是用一種介於特殊設計的陽極和陰極之間的液體電解質製成的。

陽極是由基於石墨烯的聚合物鏈材料製成的,這使其具有很高的表面積,從而使其儲存更多的能量。

陰極材料是由嵌入石墨烯的氧化鎳納米粒子組成。

石墨烯增強的鈉離子電池有望成為廉價、有效的鋰替代物。

華盛頓州立大學的研究人員正在研究以石墨烯為基礎的鈉離子電池,這種電池可以為鋰離子電池提供一種更便宜、更可行的替代品。

研究人員使用了在石墨烯結構上支持的氧化錫納米晶體,以極大地改善電池的性能。


充電室


我們一直走在追求電池快充技術的路上,從未滿足過。但這次,中國技術一定會讓你一本滿足。
就在最近,浙江大學的科學家研發出一種鋁-石墨烯超級電池,不僅能在極其短暫的時間內迅速充滿電,而且壽命超長,即使是在-40℃~120℃的溫度範圍內,依舊能照常工作。這種超級電池的關鍵所在,就是找到了恰到好處的正極材料——石墨烯膜。
下面我們分別來看看,鋁-石墨烯電池在續航、快充、抗低溫,耐高溫等方面的出色表現:
  • 電池續航。電池之所以不耐用,是因為隨著反覆充電,電容量在不斷降低。鋁-石墨烯電池可以做到在經歷25萬次充電-放電循環後,充放電效率依舊高達91%,電容量損失小到可以忽略不計。如果在智能手機上使用這種電池,即使每天充電10次,也能用上近70年。
  • 快速充電。鋁-石墨烯電池出色的倍率性能,使得它在大電流下可以迅速充電,同時還能保證較高的比電容量。它在實驗室的數據是1.1秒就能充滿電,比電容量損失輕微。未來要是使用到智能手機上,充電5秒鐘,通話2小時都是小問題。
  • 抗低溫,耐高溫。這一特性大概是最讓蘋果手機慚愧的。鋁-石墨烯電池能在低至零下40℃的溫度下穩定充放電1000次;在高至100℃的溫度下穩定充放電45000次,即使電芯暴露於火焰中,也並不會引起爆炸或起火。
  • 柔性強。在10000次彎折後仍能完全保持電容量。
目前,關於鋁-石墨烯電池的論文已發表在國際著名期刊《科學進展》上。
值得注意的是,今年10月份,美國萊斯大學的一支研究團隊也曾研發出一種超級電池。以鋰金屬作為陽極,給電池裡添加瀝青,嘗試了500次充放電循環實驗後發現,這種瀝青鋰金屬電池不僅能加快電池充電時間,還更加穩定,能夠阻礙沉積物的形成,無燃燒爆炸危險。
“我們能夠在5分鐘之內將這種電池從零電量充滿電,完勝其它需要長達2小時甚至更長充電時間的電池。”電池研究項目實驗室的負責人James Tour教授如是說。這一研究成果已發表在《美國化學學會雜誌》上。
儘管瀝青鋰金屬電池同樣很優秀,5分鐘就能充滿,快充能力絕對趕超其他電池。但對比之下,中國的鋁-石墨烯則更勝一籌,各方面性能都要更加出色。
讓人遺憾的,10月份的瀝青鋰金屬電池,我們沒有再看到關於電池實際應用的後續新聞,不知道它是否留下了驚鴻一瞥後就匆匆退場了。
因此我們希望,這些卓越的新型電池能儘快應用到數碼設備,尤其是智能手機中去,而不僅僅是作為學術研究,停留在實驗室和書本里。

氪星情報局


您好!很高興回答您關於石墨烯電池這個問題,我會用最通俗的語言告訴你們,石墨烯電池現在運用在我們生活中哪些場景。

石墨烯電池,是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。簡單來說,石墨烯是用在了電傳遞,讓電池充電更快,但是並不能有效增加容量,我去年買的淘寶深圳移動電源都已經支持90w快充了,很多廠家已經跟進這個技術了,目測不久也會應用到手機上。

我相信石墨烯電池的技術,但即便一塊兒電池能達到上百萬毫安,手機廠商也不會珍惜的,到時候硬件的頻率會搞的更高,耗電量成倍增加,就會跟現在的電池一樣,電量不耐用。還有另一個問題,就是電池體積會被手機廠商定製的很小,從而裝進更多體積的硬件,石墨烯電池一樣不耐用。

中國早就做出來了石墨烯電池的充電寶,但製作這個充電寶的團隊不想只研發電池,而是更多的石墨烯功能開發,華為之前資助這個團隊,但他們覺得華為的理念和他們不同,拒絕了華為。他們充電寶在同容量充電對比時,普通的才充了12石墨烯充電寶就已經滿了。

還有就是運用在我們電動車上,很多人說為何雅迪敢大喊大叫研發出了最高端的石墨烯電池,而天能超威寧德時代這些專業的高端電池廠家不說自己研發出來了呢?難道專業的還不如也許的?其實你們想法錯了,我敢說這個所謂的石墨烯電池絕對是這其中一家的電池,只是他們自己不敢發佈而已,讓雅迪這個只是生產電動車的企業去發佈萬一出問題了誰都不吃虧,萬一失敗雅迪可以甩鍋說是供應商問題,自己的車子沒問題。

我剛換了雅迪石墨烯電池72v有一週了,動力確實有所增強,但是續航也沒見增長10%,根本沒增長 我的雅迪x5剛買的時候能跑85公里左右,現在換上雅迪石墨烯,也只能80公里不到,哪裡來的續航增長?


Sandy科技


石墨烯能量密度超過600wh/kg,是目前使用鋰電池的約5倍;一次充電時間只需8分鐘,可行駛1000公里;使用壽命是目前鋰電池兩倍;其成本將比目前鋰電池降低77%等。

該電池主要突破點有六:一是標誌著石墨烯電池研發已經有實質意義上突破,終於進入了應用階段。二是石墨烯電池主要性能指標,即能量密度、功率密度、充電時間和使用壽命等,均有替代汽油機的歷史性突破,完全適合汽車動力需求,並遠遠超越現行汽油發動機。三是該電池的成本比目前鋰電池大降77%,完全可以大規模走向市場。四是該公司明確該款電池開始在德國兩家汽車廠上車試驗,並在2015年一季度上市,讓人們看到了電動汽車大規模普及時代,數萬億美元大產業開席,就在眼前不再遙遠。五是石墨烯電池淘汰汽油機,揭開了人類環保新時代。六是由此我們依稀看到了,更多更高質量的石墨烯電池正向我們走來。

石墨烯動力電池成本是關鍵

目前來看,石墨烯電池的技術突破或能為電池產業乃至電動車產業帶來全新變革。

就其屬性來說,作為最薄、最堅硬、導電性最好且擁有強大靈活性的納米材料,石墨烯可廣泛應用於鋰離子電池、超級電容器及太陽能電池等儲能產品中。石墨烯電池廣闊的產業化前景源於其結合了鋰離子電池和超級電容電池的優點——功率密度比鋰電池高100倍,能量儲存密度比傳統超級電容高30倍。

但是,石墨烯材料高昂的成本是其難以產業化的重要成因。2011年,石墨烯在中國市場的價格近十倍於黃金,超過2000元/克,因此,對石墨烯電池而言,通過技術手段縮減成本至關重要。與很多國家相比,中國在石墨烯研究上有獨特優勢。首先,作為石墨烯生產原料的石墨在我國儲能豐富,價格低廉;其次,我國最新研究成果已基本攻克了石墨烯製造成本問題,理論上實現了從5000元/克到3元/克的跨越,下一步要做的將是結合市場,向量產推進。

可以想見,石墨烯電池實現突破之日,將是包括電動車、手機、電腦等一切靠電力驅動設備變革之時,也必將為人類生活帶來翻天覆地的變化。

中國石墨烯及應用走在世界前列

石墨烯電池尚未實現大規模商用,但科研領域已經有了很多嘗試與反饋:2011年,美國西北大學以石墨烯和硅為原料研發一款手機電池,號稱每次充電僅需15分鐘,便可讓手機運行一週;近期,美國科研機構利用鋰離子可以在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出一種新電池,據悉,這種新電池可將充電時間進一步壓縮至一分鐘以內;特斯拉也正致力於高性能石墨烯電池的研發,根據特斯拉CEO埃隆·馬斯克的表態,若將來研發成功,未來特斯拉電動車的續航里程將達到800公里,與目前續航能力相比實現翻倍增長,屆時特斯拉在電動車領域的優勢將更加明顯。

值得一提的是,中國石墨烯及其應用研發走在世界前列,石墨烯電池研發應用並不慢。綜合去年底以來的消息面看,已經有多款石墨烯電池和石墨烯鋰硫電池,都取得了突破性進展。尤其是中科院金屬所和金路集團合作項目石墨烯鋰硫電池,去年底樣機已經研發成功,正在後續完善之中,其主要性能指標遠遠超過西班牙該款電池。但願中國石墨烯動力電池時代早日到來。


重頭再來173677323


現在所謂的石墨烯電池,基本上都是往鋰離子電池正極或者負極中添加納米石墨片以改善正負極導電性能,基本上沒有企業願意往裡面加真正的石墨烯,原因有以下幾點:第一,真正的單層石墨烯太貴,加一點點也會提高電池成本;第二,石墨烯在負極中無法大幅度提高嵌鋰容量,也就是說對電池能量密度提升並沒啥用;綜上所述現在商家或者廠家宣稱的石墨烯電池根本不是石墨烯電池,更切實際的說法可以是納米石墨片改性的鋰離子電池,也有人可能會說我離心出來了石墨烯,不可否認,你用手抓一把石墨,用研磨設備磨一磨再花個幾個月或者幾年時間也是可以找到石墨烯的,以上,可能會觸動一些人的利益,不喜勿噴,謝謝


石墨烯材料


理想很美好,現實很骨感

石墨烯電池是什麼

簡單來說,石墨烯電池就是將石墨烯應用於鋰電池的正負極材料。

由於石墨烯最薄、最硬以及最佳熱/電傳導的特性,鋰離子能在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動,理論上能夠提高充放電速率。

現實情況-接近於不存在

事實上,國際鋰電學術界和產業界並沒有“石墨烯電池”這個提法。

因為石墨烯材料無法單獨成為電池的正極或負極材料,多用於其他物質組成複合材料,因此其並不能從本質上使汽車動力電池性能提升。

另外,石墨烯的製備技術也一直是阻礙其發展的難題,迄今為止,還未尋找到真正適用於產業化生產的製備工藝。

最後,引用清華能源互聯網研究員劉冠偉的說法,“石墨烯電池”這個技術接近於不存在,石墨烯只有在理論上能夠提高充放電速率,而對於容(能)量的提升基本沒有任何幫助。

其噱頭意義遠大於實用價值。

汽車圈兒的清流


汽車人參考


前短時間華為p40系列鬧了一個烏龍事件,一個來自印度的傳言竟然被華為法國官方推特信以為真,所以在推特上也發佈了一則P40系列會採用石墨烯電池的消息。這個消息在傳到國內之後引起了沸騰,但是也造成了輿論混亂。可見國人對石墨烯電池的量產還是無比期待的。

什麼是石墨烯電池

要知道什麼是石墨烯電池,就先要理解什麼是石墨烯,石墨烯的微觀構造,是一個由碳原子所組成的網狀結構。因為具有極限的薄度(只有一層原子的厚度),所以陽離子的移動所受限制很小。同時正因為具有網狀結構,由石墨烯所製成的電極材料也擁有充分的孔洞。這麼解釋可能有些蒼白,大家不妨看看下面這張圖,就很好的理解什麼是石墨烯了。

傳統鋰電池

介紹完石墨烯,我們回到我們現有的手機電池上,當下絕大多數手機電池採用的是純石墨的負極材料。

石墨和石墨烯的區別

我們也不妨看下圖傳統石墨的微觀結構

實際上石墨烯就是普通石墨中的一層,都具有pi電子共軛。之所以與普通石墨的物理化學性質差別較大,主要是因為單層的石墨即石墨烯,失去了與其他石墨層的層間耦合,從而導致兩者的能帶結構尤其是影響物理和化學性質的費米麵附近的電子結構出現顯著不同,表現在宏觀的物理和化學性質上出現較大的差別。此外,單層石墨烯具有極大的比表面積,這也是與普通石墨化學性質差別的一個很重要的因素。最近物理學家們發現將兩層石墨烯疊在一起,如果它們之間旋轉一個特定的小角度(也被稱為魔角),將會發生十分巨大的性質改變,使原本並不超導的石墨烯變成超導體。這正是石墨烯這一類二維材料的神奇之處。

石墨烯電池手機能給老百姓帶來什麼福音

1. 極致超薄:石墨烯的克容量是傳統石墨的三倍,也就是說它僅需要原有1/3當量。

2. 眾享絲滑:重量輕,石墨烯的特性使得電池的重量可以減少為傳統電池的一半。

3. 永恆的陪伴:石墨烯電池使用壽命長,是鋰電池的兩倍。所有iphone用戶的福音來了,以前一年一換電池,現在可以陪伴你到手機的終生了。





沉默的風鈴


石墨烯電池99%都是往鋰電池裡摻加石墨烯材料,純石墨烯的電池,應該叫超級電容,只在實驗室中存在,價格貴的嚇死人!

如果只是摻了石墨烯的鋰電,那麼石墨烯在成本上根本無法同傳統的導電碳和石墨競爭。

另外石墨烯的表面積大,分散問題一大堆,受化學狀態影響大,生產批次差異很難控制,嚴重影響電池一致性,負責任的廠商誰會用!

其次,用石墨烯做負極,理論上只是傳統石墨的兩倍,並且首次效率低的驚人,並且一致性很差,相比之下硅材料是石墨的十倍,價格又便宜,易於加工,一致性好,松下的18650電池(tesla用的電池)就是用硅材料,為啥要用又貴又不好用的石墨烯呢?

最後,如果用來做導電劑,如果分散做不好,會出現一大堆問題,石墨烯這麼一張大紙很容易將鋰離子的擴散通道堵死,怎麼用呀,再說碳家族裡好用的導電材料多了去了,並且還物美價廉,幹嘛用石墨烯!

西班牙Graphenano和Cordoba合作的那個的石墨烯電池,吹的那麼牛,有哪家汽車廠家或手機廠家用了,基本就是騙人的。

石墨烯用途很多,做超級電容,做光伏都沒問題,電池就算了吧!


飄蕩在太平洋上的心


近來,一則新聞嚇掉了筆者的下巴:

  大意是說,合肥國軒與航天萬源將協作在唐山市建立項目公司,打造一個石墨烯產業園,建造年規劃產能10Ah動力電池生產線,本年就要完成批量生產。

  照這個尿性,是說石墨烯電池都現已要量產民用的境地了?中國什麼時候變得走在了國際巔峰的山脊上?

  超級電池真的來了?

  其實,畫出這樣“大餅”的不止國軒高科。前不久一個叫東旭光電的企業發佈公告說自個兒現已研製出了國際上首款石墨烯電池,並自冠以“烯王”名號。

  但是仔細看來,他們研製出的不過是石墨烯基鋰電池,這批紅判白,純石墨烯電池與石墨烯基鋰電池中間差了孫山公一個筋斗雲好嗎!

  而在此之前,石墨烯電池範疇掀過浪花的也就是仰融的正路集團。他們研製的石墨烯鈦酸鋰電池應用在正路的第二代純電動公交車上,行將投放市場。

  而這位國軒高科同學,與比亞迪、寧德年代新能源並稱國內動力電池前三強。假如真的完成量產,絕壁是件牛大發了的工作。可是在量產之前,還有很多問題要處理。

  石墨烯到底是“神饃”?

  石墨烯是一種僅由一層碳原子構成的薄片,是英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在2004年用膠帶撕石墨“撕”出來的。

這二位guys用特殊膠帶手撕石墨片,活活撕出一枚諾貝爾獎。

  1毫米厚的石墨片大約包含300萬層石墨烯,這種網狀的二維、簡直徹底通明的晶體成為了世界上最薄可是最堅硬的資料。一起,石墨烯具有極好的導電性與導熱性,因而也是現在世界上電阻率最小的資料。

所以,石墨烯瞬間收到各界的青睞。尤其是電動汽車領域,石墨烯電池被神話為“充電五分鐘,奔馳一千公里”,媽媽再也不必憂慮我的續航了。

那麼石墨烯電池又是什麼鬼?

  石墨烯電池的能量密度高達600Wh/kg,而一塊鋰電池(以最先進的為準)的比能量數值為180wh/kg。

  換句話說,一輛電動汽車假如想到達設定的動力蓄電池組總能量,裝備石墨烯電池的分量只需一般動力電池的八分之一即可(石墨烯電池本身的分量僅為傳統電池的一半)。理論上來說,其使用壽命也是傳統氫化電池的四倍,鋰電池的兩倍。

  但是,樸實的石墨烯電池,現在維基百科也沒有定義。即便是當年西班牙Graphenano和Cordoba協作的聞名石墨烯電池,在brag about2015年行將量產之後,咱們給了他兩倍時刻也沒找到量產的一根頭髮絲兒。

  現在,市面上大部分所謂的石墨烯電池都是在鋰電池等電池中經過技術手段添加一些石墨烯,更多仍是作為輔助資料的“配角兒”。

  上道兒的比方正路,會老老實實說,咱們這是石墨烯鈦酸鋰電池;路子野的,比方東旭光電,哪怕自己的確造的就是石墨烯基鋰電池,卻要在新聞佈告中大放厥詞說自個兒已經造出了世界上首個石墨烯電池,還不忘說一句:恭賀祖國!幾乎尷尬癌都要犯了。

  筆者採訪了從事新能源電池研討的不簽字職業專家,他說,現在,石墨烯對新能源電動電池的奉獻首要在於能夠進步電池的快充功能,但現在並沒有突破性的開展。石墨烯更多都是以導電劑加進去,倍率功能會好一些,乃至基都算不上(參閱上文提到的“石墨烯基鋰電池”,啪啪打臉),而且能量密度根本不會添加。

  翻譯成白話,就是說,充電五分鐘,狂奔倆小時這樣的夢或可期,但說靠這個完成輕量化或許給電動車延年益壽之類的,筆者覺得,那還不如去指望硅資料來的靠譜。究竟硅電池可比石墨烯便宜了太多。

  量產之路,道阻且長

  石墨烯工業基於其神奇的特性,在資源需求大國我大天朝那肯定是搶手貨。

  據我國石墨烯工業技術創新戰略聯盟秘書長李義春介紹,2014年石墨烯工業銷售額4000多萬元,2015年到達6億元,今年預計在50億元左右,到2020年,石墨烯工業商場規模或達1000億元,佔全球商場的50%~80%。

  作為現在最火的資料之一,石墨烯的社會關注度高、方針扶持力度大。就國軒高科而言,筆者挖墳發現,其公司全資子公司合肥國軒高科動力能源有限公司收到國家工業轉型晉級項目2016年中央預算內出資計劃補助資金1.17億元,該項補助資金將用於合肥國軒“年產6億安時鋰離子動力電池生產基地項目一期工程”的項目建造。

  一言不合就贊助,有錢就是任性。但是對於石墨烯電池而言,深耕多年的仰融現在也只做到石墨烯鈦酸鋰電池,按照計劃,他們的下一步是造石墨烯鋰硫電池,終極的才是純石墨烯資料的超級電池。

  面對我國現在石墨烯產品跟我國電池產品一樣,量大而質拙。而到真實的石墨烯電池,咱們可能還要有十年乃至更久的路走。用一個未來才會民用的東西,現在就宣稱量產來圈錢,儘管起點是好的,但並不利於我國電池職業的厚實開展。

  虛假昌盛的腳步邁得太大,簡單扯著蛋,而消費者絕不應用自己口袋裡的錢乃至生命為此來買單。


蹄蹄水星情報局


將電池和石墨烯結合起來,是近十年才陸續開展相關的研究。據專家介紹,電池的諸多性能指標當中,能量密度排在首位,直接決定續航里程,而續航里程的長短與消費者購買意願成正比。一開始,石墨烯電池就是奔著提升能量密度去研發的。不能說沒有收穫,加入石墨烯之後,電池能量密度能提升5%~10%。但再往上,難以再有突破。這與研究人員最初預期20%~30%的能量密度大相徑庭。

  廣汽研究院石墨烯應用研究創新工作站副首席專家毛文峰博士告訴記者,石墨烯只是一種添加劑。石墨烯與電池的關係,就像是調味料與菜品原料之間的關係。炒菜時,放點雞精,可以提鮮,但不能放多,放多了,菜反而不好吃了。同樣道理,在提升能量密度上,起到決定作用的還是電池本體,而非石墨烯這個添加劑。

  正因為如此,毛文峰博士認為,“石墨烯電池”的概念是不成立的。科技進步,最忌喧賓奪主,不能因為添加了某種添加劑,就大張旗鼓進行註明,並廣而告之,哪怕這種添加劑有光環在身。“我們在飯店點菜,從來沒有看到過什麼菜的菜名是以‘雞精’開頭的”“同樣道理,不能因為電池應用了石墨烯材料,就稱之為‘石墨烯電池’,更為準確的說法是‘電池+石墨烯’”。他認為,市場對石墨烯電池的追捧,已經超過其實際的技術水平,存在一定的泡沫。


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