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科工力量:石墨烯电池“蠢蠢欲动”,华为P40 Pro戳中神经
行业技术、商用待突破
目前,石墨烯应用在电池上,主要有两个方向,一是导电剂,二是做电极嵌锂材料。不过,无论是做导电剂、电极嵌锂材料,还是在锂离子电池中加入石墨烯辅助散热,这些“石墨烯电池”的充放电过程是通过锂离子的迁移来实现,本质上依旧是锂离子电池。
由此,石墨烯电池相关技术在实际应用中提升较为有限,“石墨烯电池”尚未能完全正名,并非像网络流传的那样是对锂离子电池的颠覆。但是,以技术水平来看,添加了石墨烯的锂电池已经达到了当前的研发及商用“极限”。
相比锂电池,“石墨烯电池”安全性大大提高,能量密度更高、占用空间更小、散热性更好等,不会因为温度升高而出现传统锂电池的发热、发烫、起火问题。智能手机电池技术的下一次革新,极大的希望被认为就在于石墨烯技术的应用。
值得一提,期待石墨烯电池的还有被续航里程困扰的新能源车企等。2014年,西班牙石墨烯创业公司Graphenano与科尔瓦多大学合作研究出全球首个石墨烯聚合材料电池。装配该电池的电动车最多能行驶1000公里,而其充电时间不到8分钟。但目前仍未有“石墨烯电池”车出现。
实际上,石墨烯电池的技术研发及商用还面临一些列问题。首先,石墨烯电池技术要从实验阶段到量产阶段,制备成本也一直居高不下。此前石墨烯价格高达5000元/克,比黄金还贵10几倍。目前,高纯石墨烯每克仍在1000元以上,高导电石墨烯价格在每克600元左右。
其次,石墨烯表面积过大,会对现有锂离子电池的分散均浆等工序带来一大堆工艺问题。国内还没有能够实现石墨批量化生产的企业或研究机构,多数企业只能小量生产石墨烯,所使用的生产技术多为氧化还原法,生产出的石墨烯溶液也存在很多技术上需要突破的问题。
图为 IBM 石墨烯芯片
另外,澳大利亚皇家墨尔本理工大学研究团队在《自然通讯》期刊发布的报告显示,他们利用最先进的扫描透射电子显微镜对市面上的商用级石墨烯样品进行了原子级别的详细检查,发现其中的硅污染程度很高,而这对石墨稀的性能表现有很大影响。
值得注意,目前没有一个“标准等级”也是石墨烯面临的问题,因为没有标准去评判所产出的石墨烯究竟是否合格。由于石墨烯只有一层原子,特别容易受到表面污染的影响,而硅污染让石墨烯性能表现不够稳定,因而很难建立起一种工业标准来规范石墨烯的性能指标。
当前石墨烯技术还处在萌芽阶段。整个产业的启动,也基本上是从2010年石墨烯发明者获得了诺贝尔奖之后开始。正常来说,一项新技术会遵循科研——供应链——产品这样的流程。目前来看,石墨烯技术在科研这一层,还尚未取得能够大规模落地的成果,行业技术、商用等还待突破。
标签 石墨烯-
本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 陈辰 
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