鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2275次 | 2019年01月28日
石墨烯電池的現(xiàn)狀與發(fā)展可行性
它是由碳原子緊密堆積而成的二維晶體,是目前已知的最薄也最堅(jiān)硬的納米材料,具有超薄、超輕、超柔韌、超高強(qiáng)度、超強(qiáng)導(dǎo)電性、優(yōu)異的導(dǎo)熱和透光性等特性,集透光性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、電子遷移率高、電阻率低、機(jī)械強(qiáng)度高等多種優(yōu)異性能于一身,在電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、催化、儲能和傳感器等諸多領(lǐng)域有著廣闊而巨大的應(yīng)用潛能,是主導(dǎo)未來高科技競爭的超級材料,被稱為“黑金”、“新材料之王”。
石墨烯電池,利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性,開發(fā)出的一種新能源電池。新型石墨烯電池實(shí)驗(yàn)階段的成功,無疑將成為電池產(chǎn)業(yè)的一個新的發(fā)展點(diǎn)。電池技術(shù)是電動汽車大力推廣和發(fā)展的最大門檻,而電池產(chǎn)業(yè)正處于鉛酸電池和傳統(tǒng)鋰電池發(fā)展均遇瓶頸的階段,石墨烯儲能設(shè)備的研制成功后,若能批量生產(chǎn),則將為電池產(chǎn)業(yè)乃至電動車產(chǎn)業(yè)帶來新的變革。
銅離子具有雙重正電荷,穿過溶液的速度約每秒300米,因?yàn)槿芤涸谑覝叵碌臒崮芰?。?dāng)離子猛烈撞入石墨烯帶時(shí),碰撞會產(chǎn)生足夠的能量,使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇:可以離開石墨烯帶,和銅離子結(jié)合,也可以穿過石墨烯,進(jìn)入電路。流動的電子在石墨烯中更快,超過它穿過溶液的速度,所以電子自然會選擇路徑,穿過電路。正是這一點(diǎn)點(diǎn)亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面,而不是進(jìn)入電解液。設(shè)備就是這樣產(chǎn)生電壓的。
石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性,在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景,被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。石墨烯電池行業(yè)發(fā)展趨勢分析,我國石墨烯產(chǎn)業(yè)起步較早,產(chǎn)業(yè)鏈初步形成,整體呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢頭。下游生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)有能力參與到全球石墨烯市場的競爭,并在石墨烯的研究和生產(chǎn)等方面取得較為領(lǐng)先的優(yōu)勢,是我國為數(shù)不多的能與國際先進(jìn)國家基本處于同步階段的新型產(chǎn)業(yè)。
從石墨烯發(fā)展現(xiàn)狀來看,截止目前,全球約有80多個國家和地區(qū)開展石墨烯研究,總體上,前期世界各國的支持政策主要集中在石墨烯基礎(chǔ)研究,重點(diǎn)開發(fā)石墨烯的制備技術(shù)等;當(dāng)前大多集中在石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈中游,以石墨烯功能器件研發(fā)為主,重點(diǎn)推動石墨烯產(chǎn)業(yè)向下游轉(zhuǎn)移;預(yù)計(jì)未來5到10年,各國對石墨烯行業(yè)的支持仍將集中在石墨烯中游產(chǎn)業(yè)鏈,以進(jìn)一步加快石墨烯產(chǎn)業(yè)化。
縱觀中國與世界,石墨烯產(chǎn)業(yè)化與材料革命正處于突破的前夜。雖然目前石墨烯的應(yīng)用還沒有大規(guī)模投入市場,也有風(fēng)險(xiǎn)和不確定性,但未來的發(fā)展?jié)摿屯薮蟆S捎阢U酸電池市場體量巨大,石墨烯在該領(lǐng)域的前景十分廣闊。