小熊带你玩科技|这件事靠谱吗?,汽车用石墨烯电池( 二 )
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之后 , 我们接触到的电池 , 其命名规则更加专业 。 由于负极多数为石墨 , 正极却不同 , 而且对性能的影响很大 。
所以 , 一般命名以正极材料作区分 , 比如三元电池(主要为镍钴锰酸锂电池)、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池 , 基本形成了动力电池领域的主流分支 。
那么 , “石墨烯电池”是因为正极材料使用了石墨烯吗?从一些反应机理结构图来看 , 石墨烯只是作为导电添加剂和功能涂层 , 与正负极材料形成复合电极 。
我们不能认为 , 但凡添加有石墨烯 , 就称之为“石墨烯电池” 。 况且 , 石墨烯究竟起到了怎样的作用?对于充电效率、电池容量、能量密度、循环寿命等指标有着怎样的提高?
这些都需要用数据说话 , 用事实讲故事 。 石墨烯究竟担当何种角色 , 与电池如何融合 , 表述上需要谨慎些 。
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并不清白的历史案底
对于石墨烯在电池上的应用 , 全世界也曾有过狂热的期待 , 这里举两个典型的例子 。
不知道多少人还记得菲斯克汽车 。 在美国新能源汽车早期发展阶段 , 菲斯克是与特斯拉齐名的一家新造车公司 , 但如今大相径庭 , 一个被收购 , 一个执大旗 。
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2016年 , 菲斯克汽车的创始人亨德里克·菲斯克决定进行“二次突破” , 对外宣布将把石墨烯电池应用于FiskerEMotion电动汽车 。
关于石墨烯电池的讨论 , 一时鼎沸 。 然而 , 时隔一年后 , 菲斯克改口称石墨烯电池成本不受控制 , 技术存在缺陷 , 只能被迫放弃 , 转而使用LG化学的锂离子电池 。
同样的故事情节 , 也发生在三星头上 。
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2017年 , 三星决定向石墨烯电池发起挑战 , 并递交了相关专利 。 2018年 , 三星展示了一种搭载“石墨烯球”技术的电池 , 该技术可以使电池容量增加45% , 充电速度提升5倍 , 并且能够极大地延伸电池的使用寿命 。
看上去 , 对于电池性能而言 , 这些数据几乎是全方位的优化 。 但理想很丰满 , 现实很骨感 。 时至今日 , 三星石墨烯电池也没有落地应用的消息 。
石墨烯+电池 , 技术难点在哪里?
当谈论电池的时候 , 如果不谈论各种性能指标 , 无异于避重就轻的投机行为 。
简单搜索与“石墨烯电池”相关的消息 , 我们会发现 , 多数情况下提到的性能突破是“快速充放” 。
这恰好也是石墨烯的特殊应用 , 在学术界 , 多有研究 。 一些学者通过控制石墨烯的氧化状态 , 将其做成电极材料 , 利用比表面积大的特性实现快速的电化学反应 , 由此“快速充放” 。 但注意 , 这个时候 , 石墨烯形成的结构更准确来讲是“超级电容” 。
电容不是电池 , 这是两个概念 。
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超级电容可以快速充放 , 说明其功率密度很大 。 然而 , 最为致命的一点是 , 超级电容的能量密度反而很低 , 简单来说就是“一次充电后 , 储电量太少 , 续航里程太低” 。
所以 , 如果想把石墨烯融合于电池产业 , 最终还是要回到锂离子电池本身 。
目前可以看到的 , 主要有两个方向 , 一是作为导电添加剂 , 二是作为负极材料 。
成本可以先不谈 , 石墨烯应用本身就隐含了不少困难 。
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