鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:523次 | 2023年01月06日
未來(lái)新能源汽車動(dòng)力鋰電池:石墨烯鋰電池
鋰烯電池是以石墨烯復(fù)合納米材料制成正極,以涂層金屬鋰為負(fù)極,再使用陶瓷纖維隔膜,滴防燃爆電解液組成,涂層的鋰片抑制了鋰枝晶的生長(zhǎng),陶瓷纖維隔膜可防止意外的枝晶穿透、防燃爆電解液抑制了起火,爆炸的意外發(fā)生。
將石墨烯包覆鋰離子正、負(fù)極材料技術(shù)應(yīng)用到動(dòng)力鋰電池上,有望提升目前三元鋰電池單體能量密度(約200瓦時(shí)/千克),達(dá)到《智能汽車關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化實(shí)行方法》提出的2020年車用動(dòng)力鋰電池能量密度指標(biāo)300瓦時(shí)/千克的目標(biāo)。
以機(jī)械石墨烯為重要新材料制成正極,以涂層金屬鋰為負(fù)極,組成鋰烯電池,經(jīng)過(guò)一千多次循環(huán),結(jié)果證明,比容量初始最高可達(dá)1800mAh/g,100次時(shí)穩(wěn)定在1200mAh/g以上,約等于一般鋰電池的4~5倍。200次時(shí)穩(wěn)定在1100mAh/g,400~00次也一直穩(wěn)定在1000mAh/g以上,至700~800次,都是在900mAh/g以上,至1100次時(shí),也還有700mAh/g以上的比容量,比一般的鋰電池高出兩三倍。2019年又有了顯著進(jìn)展,在比容量提升至2700mAh/g以上的同時(shí),也感受到了鋰烯電池的能量還有很大的上升空間。
目前,三星下一代旗艦機(jī)型GalaxyS9將使用石墨烯材質(zhì)電池來(lái)取代現(xiàn)有的鋰電池,這類電池可以在12分鐘內(nèi)完成充滿電,而且可以在高達(dá)60攝氏度的環(huán)境中保持高度穩(wěn)定性。這也就使得這一材料電池不僅十分適用于智能手機(jī),還非常適用于電動(dòng)汽車。
三星研究所已經(jīng)找到了將石墨烯和二氧化硅大規(guī)模結(jié)合起來(lái)的方法,完成融合的材料被稱為石墨烯球,有著類似爆米花的結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)既提高了電池的穩(wěn)定性,又提高了電導(dǎo)率,大大提高了陰極的可循環(huán)性和快速充電能力。更重要的是,其能量密度接近800Wh/L,大約和TSLA所使用的鋰電池等相同。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
美國(guó)俄亥俄州的Nanotek儀器公司利用鋰電池在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性,開(kāi)發(fā)出一種新的電池。這種新的電池可把數(shù)小時(shí)的充電時(shí)間壓縮至短短不到一分鐘,容量大,充電速度快,是石墨烯電池最大的優(yōu)勢(shì),未來(lái)一分鐘快充的石墨烯電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后,將帶來(lái)電池產(chǎn)業(yè)的變革,從而也促使新能源汽車產(chǎn)業(yè)的革新。
以動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域?yàn)槔┦蔷哂辛己脩?yīng)用前景的鋰動(dòng)力鋰電池正負(fù)極材料。同時(shí),石墨烯聚合材料動(dòng)力鋰電池的重量?jī)H為傳統(tǒng)動(dòng)力鋰電池50%,成本將比鋰動(dòng)力鋰電池低77%。從性能來(lái)看,石墨烯鋰動(dòng)力鋰電池充電一次,耗時(shí)也不超過(guò)10分鐘。
關(guān)于未來(lái)新能源汽車動(dòng)力鋰電池的討論,最靠譜、討論最多的要屬石墨烯動(dòng)力鋰電池,將一些專業(yè)角度的解讀翻譯一下就是:用這種材料結(jié)合鋰動(dòng)力鋰電池有兩種使用方法,一是用石墨烯的復(fù)合材料作為鋰動(dòng)力鋰電池的導(dǎo)電劑,二是直接用作負(fù)極,效果都是新增鋰動(dòng)力鋰電池的活性,從而提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程、充電速度。
目前常見(jiàn)的三元材料鋰動(dòng)力鋰電池能量密度在180~200mAh/g,而石墨烯聚合材料動(dòng)力鋰電池的能量密度則可以超過(guò)600mAh/g。也就是說(shuō),假如將TSLAP85上的動(dòng)力鋰電池替換為同等重量的石墨烯動(dòng)力鋰電池,其續(xù)航里程將達(dá)到約1500km,是原來(lái)的3倍。除了能量密度高,石墨烯動(dòng)力鋰電池的充電速度也要比鋰動(dòng)力鋰電池快很多,可以有效解決充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。石墨烯動(dòng)力鋰電池的壽命可以達(dá)到鋰動(dòng)力鋰電池的2倍,采用石墨烯動(dòng)力鋰電池將能夠有效降低電動(dòng)汽車的成本,進(jìn)而提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。