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石墨烯或成特斯拉電池理想候選材料

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:數(shù)字儲能網(wǎng) 發(fā)布時間:2014-08-22 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:特斯拉CEO馬斯克在接受英國汽車雜志采訪時表示,目前正在研究高性能電池,特斯拉汽車很快將能行駛805公里,相比目前增長近70%。特斯拉對電池技術(shù)的革新,將引發(fā)市場對提升鋰電池能量密度材料的關(guān)注。石墨烯具有高導(dǎo)電性和良好的柔韌性,是柔性儲能器件的理想候選材料之一。

柔性屏、鋰電池、超級電容是石墨烯短期最具吸引力的三個應(yīng)用領(lǐng)域。(1)柔性屏將給消費(fèi)電子領(lǐng)域帶來革命性變化,手機(jī)與平板電腦實(shí)現(xiàn)完美統(tǒng)一;(2)石墨烯可用于鋰電池的負(fù)極復(fù)合材料和導(dǎo)電添加劑,鋰電池比容量可以從370mAh/g提升到540mAh/g,同時大幅提升電池充放電速度;(3)超級電容器的正負(fù)極換成石墨烯后(原為石墨),可大幅提高其比電容密度和額定電壓,同時降低電容器的等效電阻。

對于鋰電池而言,電極材料是決定其能量密度的關(guān)鍵因素。目前鋰電池負(fù)極材料的主要種類有天然石墨(59%),人造石墨(30%),中間相炭微球(8%)及其他類型(3%),石墨類負(fù)極材料仍然占據(jù)主流地位。由于現(xiàn)有技術(shù)限制,當(dāng)前主流負(fù)極材料(如人造石墨、中間相碳微球等)并不能大幅提高鋰電池能量密度,負(fù)極材料市場急需高效的新型材料。

公開資料顯示,近年來石墨烯等新型負(fù)極材料的研發(fā)與應(yīng)用,開始受到業(yè)內(nèi)的關(guān)注。石墨烯是一種新型材料,是已知材料中最薄的一種。由于它的電阻率低,電子遷移的速度極快,表面積大和電性能良好,被科學(xué)家認(rèn)為是鋰離子電池的理想電極材料。

研究證明,將石墨烯應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料中,可以大幅度提高負(fù)極材料的電容量和大倍率充放電性能。石墨烯可阻止復(fù)合材料中納米粒子的團(tuán)聚,緩解充放電過程中的體積效應(yīng),延長材料的循環(huán)壽命。粒子在石墨烯表面的附著,可減少材料形成SEI膜過程中與電解質(zhì)反應(yīng)的能量損失。

近年來,國內(nèi)高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了石墨烯材料的研究工作,企業(yè)也開始推進(jìn)石墨烯負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2011年11月,常州第六元素材料科技股份有限公司成立,將生產(chǎn)用于鋰電池負(fù)極材料的石墨烯。2012年4月,大連麗昌新材料有限公司建成了全自動石墨烯負(fù)極材料生產(chǎn)線,年產(chǎn)能達(dá)300噸。機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì),隨著石墨烯技術(shù)的突飛猛進(jìn),石墨烯的特性將提升鋰電池的能量密度,進(jìn)而解決電動汽車的續(xù)航里程問題。

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