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石墨烯電池和鋰電池哪個(gè)更好?

從試驗(yàn)室的理論上來(lái)說(shuō)石墨稀電池的表現(xiàn)是比鋰電池要好很多,特別是電池的動(dòng)力特性、電容量、壽命等方面,但是目前石墨稀還沒(méi)達(dá)到實(shí)用化階段,離大批量生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。這就是為啥石墨烯電池前幾年在電池行業(yè)比較火熱,但最終沉寂了,市場(chǎng)主流電池還是鋰電池,石墨烯電池和鋰電池哪個(gè)更好,要從各自自身的材料特性和市場(chǎng)應(yīng)用方面的優(yōu)缺點(diǎn)做對(duì)比,區(qū)分出什么情況下它們的好壞。

石墨烯電池

1、石墨烯電池優(yōu)缺點(diǎn)

石墨烯電池:石墨烯電池,是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料,所以又叫做單原子層石墨。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(dòng)的特性,開(kāi)發(fā)出的一種新能源電池。由于高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄等特性,石墨烯在航天特種領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也是極為突出的。

(1)石墨烯電池優(yōu)點(diǎn):

1)儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的三倍。一個(gè)鋰電池(以最先進(jìn)的為準(zhǔn))的比能量數(shù)值為180wh/kg,而一個(gè)石墨烯電池的比能量則超過(guò)600whkg。

2)用此電池提供電力的電動(dòng)車最多能行駛1000公里,而其充電時(shí)間不到8分鐘。

3)使用壽命長(zhǎng)。其使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的四倍,是鋰電池的兩倍。

4)重量輕。石墨烯的特性使得電池的重量可以減少為傳統(tǒng)電池的一半,這樣可以提高裝載該電池的機(jī)器的效率。

5)石墨烯相比于傳統(tǒng)的電池有著更大更多的優(yōu)勢(shì),在使用壽命上,它的使用壽命是鋰電池的兩倍,是氫化電池的四倍。

6)更快的充電速度,并且在高溫下也比鋰電池更為耐用。

(2)石墨烯電池缺點(diǎn):

1)目前石墨稀還沒(méi)達(dá)到實(shí)用化階段,離大批量生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。

2)市場(chǎng)上這些石墨烯電池也不是純石墨烯電池,他只是在鋰電池的基礎(chǔ)上摻雜了一些石墨烯的相關(guān)的技術(shù),與傳統(tǒng)的鋰電池相比,它帶來(lái)的性能提升也僅僅只有那么一點(diǎn)點(diǎn)。再加上石墨烯的成本十分的高昂,它的制造工藝也非常的高,石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟,目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段的它無(wú)法達(dá)到量產(chǎn)的地步。

3)工藝特性不兼容。就是石墨烯比表面積過(guò)大,會(huì)對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池的分散均漿等工序帶來(lái)一大堆工藝問(wèn)題。如果電池廠調(diào)工藝會(huì)累死,又沒(méi)有性能指標(biāo)突破性進(jìn)步帶來(lái)的足夠的利潤(rùn)空間驅(qū)動(dòng),誰(shuí)愿意上這個(gè)技術(shù)?石墨烯表面特性受化學(xué)狀態(tài)影響巨大,批次穩(wěn)定性,循環(huán)壽命等等都有很多問(wèn)題,目前來(lái)看無(wú)法滿足鋰電池生產(chǎn)的一堆細(xì)致的要求。

2、鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)

鋰電池

(1)鋰電池優(yōu)點(diǎn)

1)能量密度高,其體積能量密度和質(zhì)量能量密度分別可達(dá)450W.h/dm3和150W.h/kg,而且還在不斷提高。

2)平均輸出電壓高(約3.6V),為Ni-Cd、Ni-l電池的3倍。

3)輸出功率大。

4)自放電小,每月10%以下,不到Ni-Cd、Ni-Ml的一半。

5)沒(méi)有Ni-Cd、Ni-MH電池一樣的記憶效應(yīng),循環(huán)性能優(yōu)越。

6)可快速充放電,1C充電時(shí)容量可達(dá)標(biāo)稱容量的80%以上。

7)充電效率高,第1次循環(huán)后基本上為100%。

8)工作溫度范圍寬,-30~+45℃,隨著電解質(zhì)和正極的改進(jìn),期望能拓寬到

-40~+70℃,低溫有可能拓展到-60℃。

9)無(wú)需維修。

10)對(duì)環(huán)境較為“友好”,稱為綠色電池。

11)使用壽命長(zhǎng),100%DOD充放電可達(dá)900次以上;當(dāng)采用淺深度(30%DOD)充放電時(shí),循環(huán)次數(shù)已經(jīng)超過(guò)了5000次。

(2)鋰電池缺點(diǎn)

1)成本高,主要是正極材料LiC002的價(jià)格高,隨著正極技術(shù)的不斷發(fā)展,可以采用LiMn204、LiFeP04等為正極,從而有望大大降低鋰離子電池的成本;

2)必須有特殊的保護(hù)電路,以防止過(guò)充或過(guò)放;

3)與普通電池的相容性差,因?yàn)橐话阋谟?節(jié)普通電池(3.6V)的情況下才能用鋰離子電池進(jìn)行替代。

總結(jié):通過(guò)上面的的條件對(duì)比,就目前的情況來(lái)看,從研發(fā)技術(shù)成熟程度,制造成本和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看,鋰電池要比石墨烯電池更有優(yōu)勢(shì)。

石墨烯電池為何沒(méi)有取代鋰離子電池?

石墨烯電池強(qiáng)度最高、韌性最好、并且還有質(zhì)量輕、導(dǎo)電性優(yōu)良的特點(diǎn)。早在幾年前,華為就宣布了他的一項(xiàng)快充的技術(shù),將3000毫安時(shí)的石墨烯電池進(jìn)行充電僅僅只要五分鐘就可以洋溢接近一半的電量??梢?jiàn)石墨烯電池不僅適用于新能源汽車,在我們的手機(jī)范疇也可以得到廣泛的使用,但是這僅僅只是處于試驗(yàn)階段,距離在市場(chǎng)上得到使用還要很長(zhǎng)的路要走。

石墨烯相比于傳統(tǒng)的電池有著更大更多的優(yōu)點(diǎn),在使用壽命上,它的使用壽命是鋰離子電池的兩倍,是氫化電池的四倍。在重量上,它的重量大概惟有傳統(tǒng)電池的一半。在充電的速率方面。石墨烯電池可以提高幾十倍甚至上百倍。
其實(shí)我們市場(chǎng)上并非沒(méi)有石墨烯電池的產(chǎn)品,比如說(shuō)在一些高端的醫(yī)療設(shè)備方面。但是這些石墨烯電池也不是我們所期待的純石墨烯電池,他只是在鋰離子電池的基礎(chǔ)上摻雜了一些石墨烯的相關(guān)的技術(shù),與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比,它帶來(lái)的性能提升也僅僅惟有那么一點(diǎn)點(diǎn)。再加上石墨烯的成本十分的高昂,它的制造工藝也非常的高,幾乎想要達(dá)到量產(chǎn)的階段,還要很大的一步路要走。如此高額的成本,再加上性能提升的幅度,一些廠商自然就對(duì)石墨烯電池不感興致了。

就目前來(lái)看,石墨烯的電池仍舊很不成熟并沒(méi)有表現(xiàn)出相關(guān)于鋰離子電池的重大優(yōu)點(diǎn),所以鋰離子電池要被取代的時(shí)代,可能不會(huì)那么早到來(lái)。

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