重庆墨希科技有限公司 > 新闻中心 > 行业资讯 >
行业资讯

行业资讯

国外石墨烯电池的研究进展

发布时间:2019-07-06

  石墨烯电池:介绍与市场消息

  石墨烯电池

  石墨烯是一块碳原子,以蜂窝状格子图案结合在一起,由于它拥有无数惊人的特性,所以被公认为是一种“神奇材料”。它是一种有效的导电和热能的导体,非常轻的化学惰性和灵活的大表面积。它也被认为是环保和可持续的,无限的可能性,为众多应用。

  在电池领域,传统的电池电极材料(和前瞻性的)显着改善时,用石墨烯增强。石墨烯可以制造轻,耐用,适合大容量储能,以及缩短充电时间的电池。它会延长电池的寿命,这是负相关的碳量的涂层上的材料或添加到电极,以实现导电性,和石墨烯增加电导率,而不需要在常规电池中使用的碳量。

  石墨烯可以改善电池的属性,如能量密度和形式以各种方式。李离子电池可以提高通过引入石墨烯的电池的阳极和利用材料的导电性和大的表面积特性,以实现形态优化和性能。

  它也被发现,创建混合材料也可以用于实现电池增强有用。钒氧化物(VO2)和石墨烯的混合,例如,可用于锂离子阴极,并允许快速充电和放电,以及大的充电周期的耐久性。在这种情况下,VO2提供了高的能量容量,但导电性差,这可以解决通过使用石墨烯作为一种结构的“骨干”上附加VO2 -创建一个混合材料,具有提高容量和良好的导电性。

  另一个例子是LFP(磷酸铁锂)电池是一种可充电锂离子电池。它的能量密度比其他锂离子电池低,但更高的功率密度(一个指标的能量可以由电池提供的速度)。石墨烯增强LFP阴极允许电池是轻量级的,收费比李离子电池具有比传统的LFP电池容量更大。

  除了革命性的电池市场,石墨烯电池和超级电容器结合使用可以产生惊人的结果,如著名的概念,提高电动汽车的行驶范围和效率。

  电池基础知识

  电池作为移动电源,允许电操作的设备工作而不直接插入插座。虽然存在多种类型的电池,但它们的基本概念仍然相似:一个或多个电化学电池将储存的化学能转换成电能。电池通常由金属或塑料外壳制成,含有正极端子(阳极)、负极端子(阴极)和允许离子在它们之间移动的电解质。隔板(可渗透的聚合物膜)在阳极和阴极之间形成阻挡,以防止电短路,同时也允许在电流通过时关闭所需的离子电荷载体的运输。最后,一个集电极被用来进行电池外的电荷,通过连接的设备。

  eneloop电池设计

  当两个端子之间的电路完成后,电池通过一系列的反应产生电。阳极经历氧化反应,其中两个或多个离子从电解质中与阳极结合产生化合物,释放电子。同时,阴极经历还原反应,其中阴极物质、离子和自由电子结合成化合物。简单地说,阳极反应产生电子,而阴极中的反应吸收它们,由此产生电能。电池将继续产生电,直到电极耗尽必要的物质来产生反应。

  电池类型和特性

  电池分为两种主要类型:初级和次级。原电池(一次性),使用一次,并呈现无用的,因为它们的电极材料在充电过程中不可逆转地改变。常见的例子是锌碳电池,以及碱性电池用于玩具,手电筒和众多的便携式设备。二次电池(可充电),可以出院和充电的电极组成的原始倍,能够重新功能。例子包括用于便携式电子设备的车辆和锂离子电池的铅酸电池。

  电池的形状和尺寸有无数种不同的用途。不同种类的电池显示出不同的优点和缺点。镍镉(NiCd)电池能量密度较低,使用寿命长,高放电率和经济的价格是关键。它们可以被发现在摄像机和电动工具,以及其他用途。镍镉电池含有有毒金属和环境不友好。镍氢电池比镍镉电池的能量密度更高,而且缩短寿命。应用包括手机和笔记本电脑。铅酸蓄电池是重的,在大功率应用中起着重要的作用,重量不是本质,而是经济价格。它们在医院设备和应急照明等用途很普遍。

  锂离子(李离子)电池用于高能量和最小重量是重要的,但该技术是脆弱的,需要一个保护电路,以确保安全。应用包括手机和各种电脑。锂离子聚合物(李离子聚合物)电池主要存在于手机中。他们是轻量级和享受比李离子电池更苗条的形式。他们通常也更安全,寿命更长。然而,他们似乎是不太普遍,因为李离子电池制造成本较低,具有较高的能量密度。

  电池和超级电容器

  虽然有某些类型的电池,能够存储大量的能量,他们是非常大的,沉重和释放能量缓慢。电容器,另一方面,能够充电和放电很快,但比电池少得多的能量。石墨烯在这方面的使用,虽然,提出了令人振奋的新能源存储的可能性,具有高充电和放电率,甚至经济负担能力。石墨烯的性能提高,从而模糊了传统的超级电容器和电池之间的区别线。

  商用石墨烯增强电池产品

  石墨烯为基础的电池具有令人兴奋的潜力,而他们还没有商业可得,研发是密集的,并有望在未来产生的结果。

  在2016十一月,华为推出了一个新的石墨烯增强Li Ion电池,可以保持在更高的温度(60°度,而不是现有的50°限制)功能,并提供更长的操作时间-比以前的电池可以实现双倍。为了实现这一突破,华为公司成立了一些新的技术-包括在电解液中的抗分解添加剂,化学稳定的单晶阴极-和石墨烯,以方便散热。华为说,石墨烯降低电池的工作温度5度。

  2014六月,美国宣布VOR Vorbeck材料动力带,轻便灵活的电源,可以连接到任何现有的包带使移动充电站(通过USB 2和一个微型USB端口)。该产品重450克,提供7200毫安,可能是世界上第一个石墨烯增强电池。

  2014五月,美国公司angstron材料推出了几个新的石墨烯产品。据说大约在2014年底,这些产品将包括一系列用于锂离子电池的石墨烯增强阳极材料。电池材料被命名为“纳米GCA”,并应导致在一个高容量的阳极,能够支持数百个充电/放电周期相结合的高容量硅与机械加固和导电石墨烯。

  石墨烯电池市场报告

  在电动汽车的石墨烯电池领域也取得了进展。Henrik Fisker,谁宣布其新的电动汽车项目,将石墨烯增强的电池,在十一月2016什么是希望竞争对手特斯拉亮相。所谓的情感,电动跑车据称将达到161英里每小时(259公里每小时)的最高速度和400英里电动范围。

  石墨烯NanoChem和同步研发的十月2014计划共同开发石墨烯增强锂离子电池的电动公交车、电动巴士1马来西亚计划下,是另一个例子。

  在2014八月,特斯拉建议开发一种“新电池技术”,这将使他们的Model S电动车的容量增加一倍。这是非正式的,但合理的假设石墨烯参与这个电池。

  英国的perpetuus碳组和奥克斯能源2014六月同意共同开发锂硫电池石墨烯电极,这将提供改进的能量密度和可能使电动汽车驱动更长的距离上一次充电。

  另一个有趣的风险,在2014九月公布的美国的石墨烯3D实验室,关于计划打印3D石墨烯电池。这些石墨烯为基础的电池可能会优于目前的商业电池,以及量身定制的各种形状和大小。

  其他著名的公司宣布意向开发石墨烯增强电池产品商业化:Grafoid,sinode连同电子材料,XG科学,石墨烯电池与CVD设备和calbattery。


400-023-9698