Почему графеновая батарея непрактична?

Графен используется в литий-ионных батареях, суперконденсаторах, литий-серных батареях, топливных элементах и солнечных элементах. Неоспоримый факт, что технический прорыв был всегда. Почему до сих пор на рынке не было представлено практичных продуктов?

Разумно сказать, что графен в настоящее время является самым тонким и твердым наноматериалом в мире. Его подвижность электронов превышает 15000 см2 / В · с при комнатной температуре и выше, чем у углеродных нанотрубок или кристаллов кремния. Удельное сопротивление составляет всего 10E-8 Ом · м, что лучше, чем у меди или меньше серебра, материала с самым низким удельным сопротивлением в мире, должно ли применение его превосходных характеристик иметь значение?

Поговорите о том, почему графеновая батарея Huawei не может изменить аккумуляторную технологию

Извините, дела идут неважно. В ответ на вопрос о том, как графен нарушает статус-кво и выпускает энергетические товары и утренний рынок, я изменю способ прояснения некоторых недоразумений относительно применения графена в энергии.

Во-первых, можно ли заряжать графеновую батарею в течение 10 минут и пробегать 1000 километров? В настоящее время недоступно.

Во-вторых, есть только две области, где графен, скорее всего, будет играть роль в литий-ионных батареях: прямое использование в анодных материалах и в проводящих добавках.

В-третьих, каковы наиболее вероятные характеристики графена в суперконденсаторах?

1. Большая площадь поверхности способствует высокой плотности энергии;

2. Сверхвысокая проводимость, позволяющая поддерживать высокую удельную мощность;

3. Богатая химическая структура способствует использованию танталовых конденсаторов и увеличению плотности энергии;

4. Специальная электронная структура оптимизирует взаимосвязь между структурой и производительностью.

В-четвертых, теоретические расчеты показывают, что при использовании одного слоя графена его адсорбционная способность по H2 может достигать 7,7 мас.%, Что полностью соответствует требованиям Министерства энергетики США в отношении водородной энергии, необходимой для автомобилей (6 мас.%). .

В-пятых, графеновый суперконденсатор в CRRC не слишком выходит за рамки современного уровня техники. Средняя емкость аккумулятора 18650 может составлять около 3100 мАч, поэтому плотность энергии составляет около 700 Втч / л. Если мощность суперконденсатора не достигает 200 кВт / кг, нет возможности заменить литиевую батарею.

В-шестых, нет такого понятия, как «графеновая батарея»? Так называемая графеновая батарея не сделана из графенового материала для всей батареи, но графеновый материал используется для электрода батареи, поэтому неуместно называть ее «графеновой батареей».

Прежде чем перейти к теме применения графена в различных энергетических продуктах, мы сначала рассмотрим «старые новости» Китая о графен-литиевых батареях - мобильный телефон Trailblazer α, выпущенный в 2015 году и принятый Китайской академией наук Chongqing Green. Исследовательский институт интеллектуальных технологий и Институт технологии материалов и инженерии Нинбо Китайской академии наук разработали новые материалы, такие как графеновые сенсорные экраны, батареи и теплопроводящие пленки. Сенсорный экран мобильных телефонов не желтеет, цвет правильный, чистый, а прозрачность лучше, чем у традиционного экрана. Что ж, скорость зарядки мобильного телефона увеличена на 40%, срок службы батареи увеличен на 50%, а плотность энергии батареи также увеличена на 10%.

Из этого видно, что, хотя электрод, в котором используется графеновый материал, значительно увеличивает срок службы батареи и скорость зарядки батареи, высокая удельная поверхность самого графенового материала несовместима с современной технической системой производства литий-ионных аккумуляторов. Теоретически плотность энергии не увеличилась вдвое, а увеличилась только на 10%.

Действительно, текущая информация о том, что танталовые конденсаторы графеновых батарей могут увеличивать емкость более чем на 30%, чрезвычайно мала, поскольку отсутствует механизм реакции, нет конкретных данных или результатов анализа продукта. Однако мы видим только то, что удвоение плотности энергии невозможно. Утверждается, что такие свойства, как удельная площадь поверхности, «несовместимы с системой предшествующего уровня техники», и это слишком произвольно. Настоящая погоня по-прежнему возвращается к предыдущей статье, упомянутой в моей статье. Есть только два вида графеновых материалов для окисления и дейтерирования, но у нас есть более 200 видов комбинаций, включая поровый порошок и чешуйчатый порошок, которые будут использоваться очень часто. Как улучшить литиевый аккумулятор? Помните, что литий-ионные аккумуляторы - это «системное» решение, которое нельзя разобрать из одного компонента.

Я все еще оптимистичен, что суперконденсаторы могут заменить литий-ионные батареи, но кто знает? Мы прилагаем все усилия, чтобы увеличить удельную энергию суперконденсаторов до уровня, близкого к литий-ионным батареям, но производство литий-ионных батарей не строится в одночасье. Оба улучшения производительности имеют положительное значение.

За последние шесть месяцев эксперты назвали несколько причин, по которым графен трудно применять в литиево-ионных аккумуляторах, в том числе:

A. Вопросы стоимости. Традиционная электропроводная сажа и графит продаются в тоннах (одна тонна за десятки тысяч юаней). На основе продаваемого грамма графена можно снизить эту цену? Материал, используемый в настоящее время, представляет собой графитовый микрочип (возможно, несколько десятков слоев), который вообще не является одним или несколькими слоями графена.

B. характеристики процесса несовместимы. То есть удельная поверхность графена слишком велика, что создает множество технологических проблем для процесса диспергирования и гомогенизации существующей литий-ионной батареи.

C. Если графен является отрицательным электродом, теоретически не более чем вдвое превышающей емкость графитового анода (720 мАч / г), почему бы не использовать кремний?

D. Графен может использоваться как проводящий агент, способствующий быстрой зарядке и разрядке. Теоретически быстродействие может быть улучшено, и если графен развернуть вместе с активным материалом электрода, он заблокирует прохождение диффузии ионов лития.

Графен не существует сам по себе и должен быть в виде композитного материала, даже для положительного электрода, отрицательного электрода и сепаратора.

Я часто говорю, что «сидеть хуже, чем сидеть». Вот мое мнение о применении графена в энергии:

Во-первых, как важный новый материал, графен имеет широкие перспективы применения во многих важных областях, таких как смартфоны, новые дисплеи, литий-ионные батареи, солнечная фотоэлектрическая энергия и другие отрасли электронной информации. В настоящее время графеновые материалы все еще находятся на ранней стадии промышленного применения в вышеуказанных областях. Предстоит еще много работы в большом масштабе.

Во-вторых, широкомасштабное применение графеновых материалов в индустрии информационных технологий следующего поколения должно быть тесно интегрировано с последующим спросом, уделяя особое внимание общему планированию исследований и разработок материалов, дизайну продукции и процессам подготовки, а также построению новой модели промышленная экология для создания спроса на тягу и синхронизацию. Исследования и разработки и тесно связанные модели промышленного развития способствуют раннему применению графеновых материалов в области энергетических технологий нового поколения.

Резюме: Графен используется только для отвода тепла. Собственно, само его применение не пробило. Если это не компания Huawei, всем может быть все равно. Каждому следует поговорить об этом снова через десять лет. Иначе он будет как фуллерен того года.

Страница содержит содержимое машинного перевода.