作者:赵广立 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/2/22 15:04:14
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首款可量产石墨烯改性锂电池在京发布

 

石墨烯材料技术在储能电池上的应用还有多远?国内最早从事石墨烯技术研发的北京碳世纪科技有限公司(下简称碳世纪)给出的答案是:就在当下。2月21日,碳世纪在北京汽车博物馆召开石墨烯锂离子五号充电电池“烯储霸王”产品发布会,宣告了中国首款可量产的石墨烯改性的锂离子电池问世。

“与普通5号干电池、充电电池相比,该款电池优势明显,可循环使用30000次以上,能够在-40℃~65℃的环境下使用,这些性能都是普通电池所不能及的。最重要的是,该款电池能够实现量产,产品发布也代表了正式投入市场。”在发布会现场,碳世纪董事长闫立群如是说。

“石墨烯电池”是一个常被商家和市场用来热炒的概念,事实上,根据传统电池一直遵循的“正极—负极活性材料”命名规则,将石墨烯材料应用在电池中并不能称之为“石墨烯电池”。不过,尽管“石墨烯电池”表述有所误导,但是业内专家却看好石墨烯材料在电池上的应用,尤其是在电极上发挥所长。

“石墨烯电池的全称应是石墨烯改性锂离子电池,其应用制作电池共有四种方法,一是直接用在负极;二是作为正极的导电添加剂使用——所有锂电池都要加导电添加剂,原来是加导电炭黑,现在用石墨烯替换炭黑,(这两种)相对比较低端。”闫立群接着说:“三是直接在锂电池正极表面进行包覆,因为锂电正极材料是金属氧化物,时间长了会导致氧化,导电性减弱,石墨烯覆盖后会解决该问题,提升微观导电性。四是直接作为电极材料的骨架,以此增加正极材料强度,同时使石墨烯成为了正极的骨骼,整体提升锂电池寿命,提高微观导电性和电池的安全性能。”

“烯储霸王”使用的即是第四种方法。“‘烯储霸王’是石墨烯改性的钛酸锂负极锂电池,磷酸铁锂做正极,采用石墨烯包覆的钛酸锂材料做为电池负极,这大大提高了电子导电率,能够快速充电。此外,石墨烯包覆后的钛酸锂和电池中的电解液反应时产气率会大大降低,可有效提高电池的高温循环寿命。”闫立群介绍说。

“烯储霸王”这一首款石墨烯锂离子充电电池是标准5号电池。谈及为何选择将石墨烯技术用以研发生产这类民用电池,闫立群说,5号电池在很多小电器、儿童玩具和数码产品中广泛使用,是家庭必备品,“立马就能够用得上”。

“我们的石墨烯应用产品都是能够直接投入市场的,并且实现量产。”闫立群表示:“碳世纪的出发点就是让石墨烯材料及其技术早日用于大众的生产生活。”

闫立群还介绍说,相比于普通可充电电池(如镍氢电池),“烯储霸王”在工作温度和充电次数方面均有更加优异的表现。普通充电的镍氢电池充电次数约为1000次,工作温度在0℃~40℃之间,而“烯储霸王”在正确的充放电条件下,充电次数可高达30000次,工作环境温度范围也可放宽到-40℃~65℃。这也很关键:一般而言,当电池在超出工作环境范围温度时,就会造成电池电压过低,达不到用电器用电要求,容易导致电器直接关机或无法使用。

作为一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角形呈蜂巢晶格状、只有一个碳原子厚度的二维材料,石墨烯被称作“新材料之王”。石墨烯和其他材料结合后,能够赋予其他材料的纳米结构,从而在不改变原有工业及生产设备的情况下,改善材料的宏观性能,具备极其广阔的应用前景。

碳世纪是一家专于石墨烯工业化生产和石墨烯下游应用技术及产品研发与产业实践的高新技术企业,目前已建成全球首条石墨烯(单层碳原子)吨级示范生产线,成功研制了石墨烯光致电推动技术、石墨烯发动机油节能改进剂、超级电容器用石墨烯改性活性炭、石墨烯改性塑料、石墨烯空气净化系列产品和技术、石墨烯表面波探测技术等。

 
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