鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:7721次 | 2021年08月15日
石墨烯電池和鋰離子電池哪一個(gè)更好?
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)主流電池還是鋰離子電池,石墨烯電池和鋰離子電池哪一個(gè)更好,要從各自自身的材料特性和市場(chǎng)使用方面的優(yōu)缺點(diǎn)做比較,區(qū)分出什么情況下它們的好壞。
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,是一種惟有一個(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,開發(fā)出的一種新能源電池。
(1)石墨烯電池優(yōu)勢(shì):
1)儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的三倍。一個(gè)鋰離子電池(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600whkg。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2)用此電池供應(yīng)電力的電動(dòng)汽車最多能行駛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,是鋰離子電池的兩倍。
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)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。
6)更快的充電速度,并且在高溫下也比鋰離子電池更為耐用。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
(2)石墨烯電池缺點(diǎn):
1)目前石墨稀還沒達(dá)到實(shí)用化階段,離大批量加工還有很長(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,石墨烯電池的制作工藝依然不夠成熟,目前僅處于試驗(yàn)室階段的它無法達(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大,會(huì)對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池的分散均漿等工序帶來一大堆工藝問題。倘若電池廠調(diào)工藝會(huì)累死,又沒有性能指標(biāo)沖破性進(jìn)步帶來的足夠的利潤(rùn)空間驅(qū)動(dòng),誰愿意上這個(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題,目前來看無法滿足鋰離子電池加工的一堆細(xì)致的要求。
2、鋰離子電池優(yōu)缺點(diǎn)
(1)鋰離子電池優(yōu)勢(shì)
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)均勻輸出電壓高(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)沒有Ni-Cd、Ni-MH電池相同的記憶效應(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),期待能拓寬到
-40~+70℃,低溫有可能拓展到-60℃。
9)無需維修。
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)超過了5000次。
(2)鋰離子電池缺點(diǎn)
1)成本高,緊要是正極材料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)非得有特殊的保護(hù)電路,以戒備過充或過放;
3)與一般電池的相容性差,因?yàn)橐话阋谟?節(jié)一般電池(3.6V)的情況下才能用鋰離子電池進(jìn)行替代。
總結(jié):通過上面的的條件比較,就目前的情況來看,從研發(fā)技術(shù)成熟程度,制造成本和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益來看,鋰離子電池要比石墨烯電池更加有優(yōu)點(diǎn)。
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