石墨烯鋰電池:電動(dòng)車(chē)續航的救星?

發(fā)布時(shí)間:2019-05-29

? ? 在2014年12月26日,美國電動(dòng)汽車(chē)制造商特斯拉發(fā)布了兩年前停產(chǎn)的第一代車(chē)型Roadster的升級版,續航里程達到644公里,高出原版60%。電池技術(shù)的進(jìn)步,提升了特斯拉產(chǎn)品的性能。此前Roadster的續航里程是393公里。特斯拉CEO馬斯克稱(chēng),特斯拉的高性能石墨烯電池,相比目前的容量增長(cháng)近70%。

? ? ? ?英國科學(xué)家發(fā)明石墨烯10年后,在電池上的應用獲得巨大突破。2014年12月初,西方媒體報道,西班牙Graphenano公司和西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)的石墨烯電池,一次充電時(shí)間只需8分鐘,可行駛1000公里。它被石墨烯研究者稱(chēng)做“超級電池”。

? ? ? ?“我們現在還在了解情況,正在求證西班牙這種電池的具體情況,如果確認是這樣的,那確實(shí)是革命性的變化出來(lái)了?!敝袊┊a(chǎn)業(yè)技術(shù)戰略聯(lián)盟秘書(shū)長(cháng)李義春對記者稱(chēng)。

? ? ? ? 西班牙的“超級電池”很快將像特斯拉一樣應用于汽車(chē)上,據西方媒體報道,它的擁有者12月在德國兩大汽車(chē)巨頭的汽車(chē)上進(jìn)行試驗,并在2015年第一季度生產(chǎn)上市使用。

? ? ? ?石墨烯充電時(shí)間接近加油

? ? 目前,全球汽車(chē)制造商使用的動(dòng)力電池主要使用鋰電池,以特斯拉為代表的鎳鈷鋁酸鋰電池(鈷酸鋰電池)、以比亞迪為代表的磷酸鐵鋰電池和以日本汽車(chē)為代表的錳酸鋰電池。這三類(lèi)電池以鈷酸鋰電池能量密度最高,但它在高溫下也最不穩定;磷酸鐵鋰電池最穩定,但能量密度最低。鋰離子電池技術(shù),已經(jīng)沉寂了20年沒(méi)有大的技術(shù)革新。一位研究動(dòng)力電池的專(zhuān)家稱(chēng),其最大的障礙在于,鋰離子電池功率密度有限,其大量能量無(wú)法快速接收或釋放。

? ? ? ?特斯拉升級版的Roadster3.0采用了改進(jìn)過(guò)的鋰電池,特斯拉沒(méi)有確認是否加入了石墨烯。不過(guò),它的性能有大幅度的提升,恐怕只有石墨烯能做到。新改進(jìn)的18650型鋰電池的容量大幅度加大,6831節電池組數量沒(méi)有增加,但電池組的總容量從53kWh提高到了70kWh.

? ? ? ?據接受采訪(fǎng)的專(zhuān)家介紹,石墨烯的結構可以改變鋰電池技術(shù)長(cháng)期沒(méi)有突破的障礙。石墨烯片材內部結構間隔擴大,以允許更多的電解質(zhì)“潤濕”及鋰離子電池中的鋰離子獲得高速率通道的性能。

? ? ? ?“石墨烯的特點(diǎn)是導電速度快,導電性能好,目前很多研究都在實(shí)驗,具體哪一塊很難說(shuō),不過(guò)縮短充電時(shí)間等是肯定的?!崩盍x春說(shuō)。按照美國倫斯勒理工學(xué)院研究人員的預計,石墨烯陽(yáng)極材料比如今鋰離子電池中慣用的石墨陽(yáng)極充電或放電速度快10倍。

? ? ? ? 按照西班牙上述機構的數據,石墨烯也可能大幅度增加電池的容量?!俺夒姵亍眳碉@示,其能量密度超過(guò)600wh/kg,是目前動(dòng)力鋰電池的5倍;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%。

? ? ?鋰電池傳統制造強國是日本和韓國,在石墨烯電池上他們也正在搶奪技術(shù)先機,韓國科學(xué)家早在去年11月就宣布,最新發(fā)明的石墨烯超級手機電池,可存儲與傳統電池等量的電量,但充電時(shí)間只需16秒。日本在電池技術(shù)上實(shí)行兩條路線(xiàn)并行,除了發(fā)展普通意義上的鋰電池,他們還研究燃料電池技術(shù),用特制的石墨烯材料替代鉑作為催化劑,來(lái)制造燃料電池車(chē)所需的氫燃料,獲得突破。

? ? ? ??目前石墨烯的研究總體上分兩塊:

? ? ? ? 一是在傳統鋰電池上進(jìn)行應用,目的是改進(jìn)、提升鋰電池的性能,這類(lèi)電池不會(huì )產(chǎn)生顛覆性的影響;

? ? ? ? 二是依據石墨烯制造一個(gè)新體系的電池,它是一個(gè)嶄新系列的,在性能上是顛覆性的,稱(chēng)作“超級電池”。

? ? ? ??中國2015年量產(chǎn)石墨烯鋰電池

? ? ? ? 中國新能源汽車(chē)推廣長(cháng)達5年,但效果并不理想。據工信部的統計數據顯示,2014年前11個(gè)月,我國新能源汽車(chē)累計生產(chǎn)5.67萬(wàn)輛,和2015年純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)累計產(chǎn)銷(xiāo)量力爭達到50萬(wàn)輛的目標差距巨大。


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