石墨烯電池和霍克鋰電池哪個(gè)更好？

2022-07-18 　來自: 王澤龍 182 1045 0914

　　 從試驗(yàn)室的理論上來說石墨稀電池的表現(xiàn)是比鋰電池要好很多，特別是電池的動(dòng)力特性、電容量、壽命等方面，但是目前石墨稀還沒達(dá)到實(shí)用化階段，離大批量生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。這就是為啥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)主流電池還是鋰電池，石墨烯電池和鋰電池哪個(gè)更好，要從各自自身的材料特性和市場(chǎng)應(yīng)用方面的優(yōu)缺點(diǎn)做對(duì)比，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，是一種只有一個(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。由于高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄等特性，石墨烯在航天特種領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也是極為突出的。

（1）石墨烯電池優(yōu)點(diǎn)：

1）儲(chǔ)電量是目前市場(chǎng)最好產(chǎn)品的三倍。一個(gè)鋰電池（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。

2）用此電池提供電力的電動(dòng)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)勢(shì)，在使用壽命上，它的使用壽命是鋰電池的兩倍，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電池更為耐用。

（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，離大批量生產(chǎn)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)的鋰電池相比，它帶來的性能提升也僅僅只有那么一點(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仍然不夠成熟，目前僅處于實(shí)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。如果電池廠調(diào)工藝會(huì)累死，又沒有性能指標(biāo)突破性進(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電池生產(chǎn)的一堆細(xì)致的要求。

2、霍克鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)

 

（1）霍克鋰電池優(yōu)點(diǎn)

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）平均輸出電壓高（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電池一樣的記憶效應(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)，期望能拓寬到

-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）霍克鋰電池缺點(diǎn)

1）成本高，主要是正極材料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）必須有特殊的保護(hù)電路，以防止過充或過放；

3）與普通電池的相容性差，因?yàn)橐话阋谟?節(jié)普通電池（3.6V）的情況下才能用鋰離子電池進(jìn)行替代。

總結(jié)：通過上面的的條件對(duì)比，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，鋰電池要比石墨烯電池更有優(yōu)勢(shì)。

石墨烯電池為何沒有取代鋰離子電池？

石墨烯電池強(qiáng)度最高、韌性最好、并且還有質(zhì)量輕、導(dǎo)電性優(yōu)良的特點(diǎn)。早在幾年前，華為就宣布了他的一項(xiàng)快充的技術(shù)，將3000毫安時(shí)的石墨烯電池進(jìn)行充電僅僅只要五分鐘就可以洋溢接近一半的電量。可見石墨烯電池不僅適用于新能源汽車，在我們的手機(jī)范疇也可以得到廣泛的使用，但是這僅僅只是處于試驗(yàn)階段，距離在市場(chǎng)上得到使用還要很長(zhǎng)的路要走。

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。在重量上，它的重量大概惟有傳統(tǒng)電池的一半。在充電的速率方面。石墨烯電池可以提高幾十倍甚至上百倍。
其實(shí)我們市場(chǎng)上并非沒有石墨烯電池的產(chǎn)品，比如說在一些高端的醫(yī)療設(shè)備方面。但是這些石墨烯電池也不是我們所期待的純石墨烯電池，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，幾乎想要達(dá)到量產(chǎn)的階段，還要很大的一步路要走。如此高額的成本，再加上性能提升的幅度，一些廠商自然就對(duì)石墨烯電池不感興致了。

就目前來看，石墨烯的電池仍舊很不成熟并沒有表現(xiàn)出相關(guān)于鋰離子電池的重大優(yōu)點(diǎn)，所以鋰離子電池要被取代的時(shí)代，可能不會(huì)那么早到來。