鉅大LARGE | 點擊量:2278次 | 2019年01月28日
石墨烯電池的現狀與發(fā)展可行性
它是由碳原子緊密堆積而成的二維晶體,是目前已知的最薄也最堅硬的納米材料,具有超薄、超輕、超柔韌、超高強度、超強導電性、優(yōu)異的導熱和透光性等特性,集透光性好、導熱系數高、電子遷移率高、電阻率低、機械強度高等多種優(yōu)異性能于一身,在電子學、光學、磁學、生物醫(yī)學、催化、儲能和傳感器等諸多領域有著廣闊而巨大的應用潛能,是主導未來高科技競爭的超級材料,被稱為“黑金”、“新材料之王”。
石墨烯電池,利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發(fā)出的一種新能源電池。新型石墨烯電池實驗階段的成功,無疑將成為電池產業(yè)的一個新的發(fā)展點。電池技術是電動汽車大力推廣和發(fā)展的最大門檻,而電池產業(yè)正處于鉛酸電池和傳統(tǒng)鋰電池發(fā)展均遇瓶頸的階段,石墨烯儲能設備的研制成功后,若能批量生產,則將為電池產業(yè)乃至電動車產業(yè)帶來新的變革。
銅離子具有雙重正電荷,穿過溶液的速度約每秒300米,因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時,碰撞會產生足夠的能量,使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇:可以離開石墨烯帶,和銅離子結合,也可以穿過石墨烯,進入電路。流動的電子在石墨烯中更快,超過它穿過溶液的速度,所以電子自然會選擇路徑,穿過電路。正是這一點點亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面,而不是進入電解液。設備就是這樣產生電壓的。
石墨烯具有優(yōu)異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫(yī)學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。石墨烯電池行業(yè)發(fā)展趨勢分析,我國石墨烯產業(yè)起步較早,產業(yè)鏈初步形成,整體呈現出蓬勃發(fā)展的勢頭。下游生產企業(yè)已經有能力參與到全球石墨烯市場的競爭,并在石墨烯的研究和生產等方面取得較為領先的優(yōu)勢,是我國為數不多的能與國際先進國家基本處于同步階段的新型產業(yè)。
從石墨烯發(fā)展現狀來看,截止目前,全球約有80多個國家和地區(qū)開展石墨烯研究,總體上,前期世界各國的支持政策主要集中在石墨烯基礎研究,重點開發(fā)石墨烯的制備技術等;當前大多集中在石墨烯產業(yè)鏈中游,以石墨烯功能器件研發(fā)為主,重點推動石墨烯產業(yè)向下游轉移;預計未來5到10年,各國對石墨烯行業(yè)的支持仍將集中在石墨烯中游產業(yè)鏈,以進一步加快石墨烯產業(yè)化。
縱觀中國與世界,石墨烯產業(yè)化與材料革命正處于突破的前夜。雖然目前石墨烯的應用還沒有大規(guī)模投入市場,也有風險和不確定性,但未來的發(fā)展?jié)摿屯薮蟆S捎阢U酸電池市場體量巨大,石墨烯在該領域的前景十分廣闊。