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为何石墨烯电池没有取代锂电池成为电动汽车的电池呢?

钜大LARGE  |  点击量:294次  |  2023年08月17日  

1.一个石墨烯电池的比能量超过600wh/kg,储电量是当时市场最好产品的三倍,这个表现放在当今都能呈碾压态势(比如目前比亚迪磷酸铁锂离子电池的单体能量密度为150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右);


2.单次续航里程可高达1000公里;


3.单次完全充电仅需8分钟以内;


4.使用寿命是传统氢化电池的四倍,锂离子电池的两倍;


5.重量仅为传统电池的一半;


6.Graphenano表示,此款电池的成本比锂离子电池低77%。


假如从实验室角度看,这些数据我并不十分怀疑,因为石墨烯电池又被称为圈钱利器或论文利器。不信去大学看看就了解了,研究这东西很好发文章,但真到实用阶段,基本都哑火了。


验证这是不是故意贬低石墨烯电池,方法很简单。比如距今已经过去了4年之久,Graphenano公司再也没出现在我们的视野中。


从其官网看,最新的新闻基本都是参加国家会议或石墨烯在其他产品上的应用(比如牙科产品)。放着广阔的电动汽车市场不要,赚医学用品的钱,要么就是脑袋秀逗了,要么就是我们过分高估了他们的产品。


事实上就目前石墨烯在电池上的应用来说,重要是和硅结合,所谓的石墨烯电池,本质上还是属于锂离子电池。对锂离子电池来说,石墨烯作为碳基负极材料,是没有办法从根本上改变锂离子电池能量比数量级的。


在电池负极里面代替原来的石墨,虽然可以提升电池的整体容量和充电速度,但性能提升效果有限,并没到上文所述那般强势。


附:上图为斯坦福大学崔屹教授团队在NatureNanotechnology上发表的题目为Air-stableandfreestandinglithiumalloy/graphenefoilasanalternativetolithiummetalanodes的研究成果。即便如此,其性能也没有达到碾压的程度。


当然,这并不是阻碍石墨烯电池面市的重要原因,量产化困难的重要原因在其内部。


1.全石墨烯电池成本十分高昂,而且制备难度大,几乎不可能量产。现在公布的一些惊人数据基本都来自纯度极高的石墨烯电池,仅出现在概念阶段或实验室内;


2.掺杂石墨烯电池在锂离子电池上的用途是导电剂或电极嵌锂材料,但与传统的导电碳和石墨低廉的成本相比,前者带来的性能提升不足以吸引各厂家;


3.石墨烯材料本身具有的高比表面积等性质,与现在的锂离子电池工业的技术体系无法相容;


4.除此之外,比如其他材料的冲击(比如硅在做负极上有着更高的理论容量)和分散工艺难度高等问题,都制约着它在锂离子电池上的应用。


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