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石墨烯技术:石墨烯电池的续航问题能解决吗?

时间:2020-09-28 10:27:18 来源:网络 点击:

  石墨烯技术:石墨烯电池的续航问题能解决吗?

  内容概述:石墨烯&石墨概念,石墨烯电池的特点与原理,以及普及的可能性解析。原文:《石墨烯电池能解决「续航焦虑」问题吗?》 免责申明:内容来源于网络有疑问联系删除

  【石墨烯电池】被少数业内人士认定为「未来之光」。原因为此类电池具备极高的稳定性与能量密度,甚至可以实现利用自然界的温度(热能)充电;如果这种材料真的可以普及,可以说这种电池将会颠覆整个现有技术甚至文明,深空航行也不再是梦想。

  然而这种概念听起来就像是做梦,以现阶段的技术水平和材料学的瓶颈,想要让这种电池普及的概率可以说是微乎其微。

石墨烯技术:石墨烯电池的续航问题能解决吗?

  01石墨概念【石墨碳素】是一种化学性质比较稳定,且不溶于水以及低浓度酸碱与有机溶液的物质;这种材料具备非常非常理想的额导电性,作为电池的导电材料是可以使用的。现阶段很多价格低廉的所谓是“石墨烯电池”,其本质100%是用的普通石墨,这两种材料虽然指差了一个字,但是概念与性能却完全不能相提并论。

  【石墨烯】为标准的「绝对二维碳材料」,所谓的二维就是指平面世界。这种材料是由碳原子以sp的轨道组成的六角型蜂巢状,晶格(网格)状态的二维纳米级材料,这是什么概念呢?

  如果读过《三体》的话,结构强度达到令人无法想象的程度,在材料学科技水平达到极限的程度下,以高强度材料打造的水滴,用原始的碰撞方式即可达到最理想的破坏效果。这就是全部用原子级别材料打造的产物的水平,以目前的技术确实能够做到,但怕是倾尽很多国家的财力都造不出个像模像样的“大水滴”。

  知识点1:以碳原子排列编织的石墨烯可不是普通的石墨粉,在制造“纳米丝”都难以承担高成本的前提下;这种单原子厚度的材料的制造成本是更加难以控制,因为对于工艺与技术的要求是极其极其严格的。

  所有石墨烯材料是以【克】为单位计算价格,普通的石墨烯每克成本会是铂金的几十倍;这就决定了在汽车领域不可能使用这种材料,但是在尖端技术领域倒是很有价值。

  知识点2:「热能发电」是石墨烯电池的神奇之处。在正常的室温环境中电池电解液也会存在热能,其中的铜离子以双重正电荷为基础,以300m/1s的速度撞击石墨烯带会产生相当大的能量。

  而这种能量就足以撞击电子使其离开石墨烯带,而电子会选择“阻力更小”(低于电解液)的石墨烯,以此就能形成电流。所以理论上只要能制造出便宜的石墨烯电池,电动汽车晒会太阳就能跑上几百公里;然而材料学的突破是真的是太难,似乎短期内这种电池只能用于航天领域。

  02用户刚需【续航里程&价格可控】才是汽车用户的真正需求,用石墨烯制造电池会有难以想象的续航能力,但是电池组的价格似乎就能买一串“豪车”了。所以这种电池的普及概率几乎没有,真正能解决目前问题的应当是磷酸铁锂电池。

  这种电池的制造成本比现阶段的NCM镍钴锰电池低很多,标准可以下探接近五分之四;那么这种电池就只剩下能量密度低的缺点了,不过新技术也已经解决了。

  「体积能量密度」是磷酸铁锂电池重回第一线的基础。主流的圆柱形三元锂电池的空间利用率很差, 因为每四节成组后就会出现一道缝隙,小小的电池包会被电池组浪费大量的空间。

  然而全新铁电池连普通块状结构都不用了,直接升级为片状长条形结构(刀片电池);封装采用叠片式工艺,小小的电池包空间内几乎充满70%的电芯,剩余部分是控制系统的硬件与线束。

  相比圆柱电池而言,片状铁电池虽然目前仍采用系统能量密度140Wh/kg的低标准选项,但是实际装车的容量却能够大很多,综合制造成本的下探则必然会大幅提升续航能力,或者出现一些续航中规中矩但是价格很低的电动汽车。这才是用户的真正的需求,所以技术可以非常先进,但也要贴合实际才好。

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