石墨烯电池:石墨烯电池,是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出的一种新能源电池。由于高导电性、高强度、超轻薄等特性,石墨烯在航天特种领域的应用优势也是极为突出的。
石墨烯被研究者和各大媒体誉为新材料之王,是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。
锂离子电池:锂离子电池,锂离子电池中的锂离子指的是电池中的储能物质,在充放电过程中发生电池反应(化学变化)。是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。
一、石墨烯电池的优缺点
1、石墨烯电池是由碳原子组成的单原子层平面薄膜,厚度仅为0.34纳米,是目前世界上已知的最轻薄、最坚硬的纳米材料,透光性好,能折叠;
2、石墨烯是世界上导电性最好的材料,在传统的手机锂离子电池中加入了石墨烯复合导电粉末,提高了电池的倍率充放电性能和循环寿命;
3、安全稳定,新型石墨烯聚碳电容电池,充满电后用射钉枪打,使其短路,任何反应都没有;放在火上烧,也不会发生爆炸;
4、工艺特性不兼容,石墨烯比表面积过大,会对现有锂离子电池的分散均浆等工序带来一大堆工艺问题;
5、市场上的石墨烯电池不是纯石墨烯电池,只是在锂离子电池的基础上掺杂了一些石墨烯的相关的技术,与传统的锂离子电池相比,它带来的性能提升也仅仅只有那么一点点,再加上石墨烯的成本十分的高昂,它的制造工艺也非常的高,石墨烯电池的制作工艺仍然不够成熟,目前仅处于实验室阶段的它无法达到量产的地步。
二、锂离子电池的优缺点
1.能量密度高,其体积能量密度和质量能量密度分别可达450W.h/dm3和150W.h/kg,而且还在不断提高;
2.使用寿命长,100%DOD充放电可达900次以上;当采用浅深度(30%DOD)充放电时,循环次数已经超过了5000次;
3.没有Ni-Cd、Ni-MH电池相同的记忆效应,循环性能优越;
4.与普通电池的相容性差,因为一般要在用3节普通电池(3.6V)的情况下才能用锂离子电池进行替代;
5.成本高,重要是正极材料LiC002的价格高,随着正极技术的不断发展,可以采用LiMn204、LiFeP04等为正极,从而有望大大降低锂离子电池的成本。
总体而言,石墨烯电池虽然在性能方面远胜传统锂离子电池,但是在电动汽车电池领域的应用上还是无法取代锂离子电池的地位。尽管如此石墨烯电池的研发也仍在继续,工艺的简化与材料的优化都是其重点,未来用作电动汽车电池也可能不是梦想。