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    石墨烯電池技術是噱頭還是黑科技?

    2021-04-25 ryder

    石墨烯因其強大的導電性能而被認為是革命性儲能材料。近年來,隨著新能源汽車和移動通訊設備的發展,利用石墨烯改進、提升動力、儲能電池材料的性能,正成為業內關注的焦點。


    在新能源汽車范疇,“石墨烯電池”概念被反復提及,仿佛已成為目前電池技術的沖破口。石墨烯技術電池被稱為是“里程碑式的黑科技”,號稱能夠延長續航里程、電池壽命,同時縮短充電時間。


    然而一直以來,伴隨著追捧,爭議也從未間斷。處在風口浪尖的“石墨烯電池”究竟是概念炒作,還是真的將迎來市場化契機,仍需要客觀看待。


    “石墨烯電池”不存在


    石墨烯材料與傳統電池材料混合,能夠顯著提升電池充放電、循環壽命等,它也成為動力電池企業在新一輪市場競爭中的制勝點。


    不可否認,石墨烯使用工藝創新、研發,一直是制約我國電池相關行業實現產業升級的難題。


    石墨烯若能真正有效提升動力電池容量、實現快速充電,它將直擊動力電池大規模推廣的痛點,而且對鉛酸蓄電池行業的產業升級具有緊要意義。從這個層面來看,動力電池或將是石墨烯規模化使用的契機。


    對全國石墨烯產業進行調研、考察后,我們發現,將石墨烯作為基礎材料添加到現有各類電池材料中,已成為國內各主流電池企業的普遍做法。


    石墨烯在電池范疇的使用形式,無外乎三種:一是筆直作為正/負極材料;二是作為導電添加劑,添加到正/負極電極材料中,或對電極材料進行復合改性解決,提高電極導電性和充放電倍率;三是作為集流體或集流體涂層,用于提高電池功率特性。


    目前,石墨烯在上的使用主要采取后兩種方式。


    因為石墨烯筆直作為負極材料時,其表面特性容易受外界影響,穩定性極差,存在首次效率低下等問題,難以滿足鋰電池性能需求。


    鋰電池作為新能源汽車戰略新興產業的緊要組成部分,是投資者爭相關注的熱點,部分群體進行炒作在所難免。但是準確地講,當前并沒有所謂的“石墨烯電池”。


    此前,東旭光電加工出了“烯王”電池,但是它并沒有將旗下任何一款電池產品定義為“石墨烯電池”。


    之前,華為加工的石墨烯曾一度爆熱。但是在公開資料中,石墨烯只是作為華為該款電池的散熱材料,用于提升鋰電池散熱性能,并沒有筆直使用石墨烯材質制作電池主體。


    石墨烯實在能夠提高電池性能,但是它在電池材料中主要是作為輔助材料(添加劑)使用。作為21世紀最具創新價值的新材料,石墨烯在汽車電池范疇具備很好的使用潛力。


    石墨烯將大有可為


    作為目前最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,自2004年問世以來,石墨烯就一直處于科研前沿,備受關注。


    石墨烯產業使用最大的范疇是復合材料。復合材料產業體量非常大,使用范圍非常廣泛,從軍用到民用。它也能與將來的新能源汽車、無人飛機、電動游艇的制造材料相配合。


    在汽車的每個細分產業,石墨烯都蘊藏著巨大的市場與商機。


    以動力電池范疇為例,石墨烯是具有良好使用前景的正負極材料。同時,石墨烯聚合材料電池的重量僅為傳統電池50%,成本將比低77%。


    石墨烯加入到動力電池內,能將電芯內阻減小至最小,有效地處理了妨礙鋰離子電池產品快速充電的技術瓶頸,同時大大延長電池使用壽命。


    從性能來看,石墨烯鋰離子電池充電一次,耗時不超過10分鐘;單位質量的鋰離子電池容量,從目前的約0.1千瓦時/千克,提高到了1-15千瓦時/千克,電池重量也可降低90%以上。


    石墨烯材料從試驗室到工程化使用,再到商業化,還有很長的路要走,更需要做好石墨烯及其改性材料在工業產品中的首批次示范使用。


    石墨烯在動力電池上的使用,要以市場需求為牽引,聚焦、破解關鍵技術和突出問題;集中產、學、研、用等創新要素,搭建更寬敞的全產業鏈發展和創新平臺;并積極與新能源整車企業開展合作。


    在電動物流車、運輸車、出租車及其它專用車的電池配套產品開發、市場開拓、資本合作等方面,實現強強聯合,將助推石墨烯材料在新能源范疇的使用。


    將來,整個產業需要穩步推進,實現石墨烯材料使用市場的開發,將石墨烯打造為提升傳統產品性能的“味精”,以及加快下游產業升級的“維生素”,進而做大、做強中國工業。

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