石墨烯電池是什么?它與鋰電池相比有哪些優(yōu)缺點?
華為P40來了！就在明天（4月8日），華為將舉行春季新品發(fā)布會，最新的華為P40系列手機國行價格將公布。之前因為一則“華為P40將采用石墨烯電池”的消息，一時引發(fā)熱議，現(xiàn)在“正主”已經(jīng)現(xiàn)身，所有的謠言不攻自破。
那么石墨烯電池是什么呢？為什么手機采用石墨烯電池廣受關注？石墨烯電池和鋰電池哪個更好？石墨烯電池和鋰離子電池相比，有哪些優(yōu)缺點？帶著這一系列的問題，我們聽聽鋰電池廠家怎么說。請看下文
石墨烯電池前幾年在電池行業(yè)比較火熱，但最終沉寂了，目前市場主流電池還是鋰電池。鋰電池由正極、負極、隔膜、電解液四大核心材料構(gòu)成，目前主要應用的負極材料為石墨。而科學家們通過研究得出：石墨烯具有極強導電性、超高強度、高韌性、較高導熱性能等，所以希望其取代石墨充當電池負極，或者用于鋰電池其他關鍵材料，以期將鋰電池的能量密度和功率密度大幅提高。
從目前技術發(fā)展階段來看石墨烯電池尚未出現(xiàn)，石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)給鋰離子的嵌入設置了一個閘口，是鋰電池具有充放電平臺和高庫侖效率的決定因素也是其成為鋰電池關鍵材料的重要因素之一。
石墨烯電池和鋰電池有什么區(qū)別？
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，是一種只有一個原子層厚度的準二維材料，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動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。由于高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領域的應用優(yōu)勢也是極為突出的。
石墨烯被研究者和各大媒體譽為“新材料之王”，是人類已知強度高、韌性好、重量輕、透光率高、導電性佳的新型納米材料。
鋰電池：“鋰電池”，鋰離子電池中的鋰離子指的是電池中的儲能物質(zhì)，在充放電過程中發(fā)生電池反應（化學變化）。是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且可以充電?？沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。
石墨稀電池的表現(xiàn)是比鋰電池要好很多，特別是電池的動力特性、電容量、壽命等方面。但是目前石墨稀還沒達到實用化階段，離大批量生產(chǎn)還有很長的路要走。鋰電池在安全性、續(xù)航能力、環(huán)境污染以及充電速度方面存在的巨大短板已經(jīng)開始嚴重限制了各大高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此許多企業(yè)研發(fā)部門都將目光放到了更先進的石墨烯電池上面，并相信這一新型電池未來將徹底取代已經(jīng)問世超過26年的鋰電池。
石墨烯電池為什么沒有取代鋰電池？
相比較鋰電池，石墨烯電池強度高、韌性好、并且還有質(zhì)量輕、導電性優(yōu)良的特點。早在幾年前，華為就宣布了一項快充的技術，將3000毫安時的石墨烯電池進行充電僅僅只需要五分鐘就可以充滿接近一半的電量?？梢娛╇姵夭粌H適用于新能源汽車，在我們的手機領域也可以得到廣泛的應用。但是這僅僅只是處于實驗階段，距離在市場上得到應用還需要很長的路要走。
石墨烯相比于傳統(tǒng)的電池有著更大更多的優(yōu)勢，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。在重量上，它的重量大概只有傳統(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。
其實我們市場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)療設備方面。但是這些石墨烯電池也不是我們所期望的純石墨烯電池，只是在鋰電池的基礎上摻雜了一些石墨烯的相關的技術，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點。再加上石墨烯的成本十分高昂，它的制造工藝也非常的高，幾乎想要達到量產(chǎn)的階段，還需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，一些廠商自然就對石墨烯電池不感興趣了。
就目前來看，石墨烯電池依然很不成熟并沒有表現(xiàn)出相對于鋰電池的重大優(yōu)勢，所以鋰電池要被取代的時代，可能不會那么早到來。
石墨烯電池和鋰電池的優(yōu)缺點
1、石墨烯電池優(yōu)缺點
（1）石墨烯電池優(yōu)點：
1）石墨烯電池是由碳原子組成的單原子層平面薄膜，厚度僅為0.34納米，是目前世界上已知的最輕薄、最堅硬的納米材料，透光性好，能折疊；
2）儲電量是目前市場最好產(chǎn)品的三倍。一個鋰電池（以最先進的為準）的比能量數(shù)值為180wh/kg，而一個石墨烯電池的比能量則超過600whkg；
3）用此電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而其充電時間不到8分鐘；
4）使用壽命長。石墨烯電池使用壽命是傳統(tǒng)氫化電池的4倍，是鋰電池的2倍；
5）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器的效率；
6）安全穩(wěn)定，新型石墨烯聚碳電容電池，充滿電后用射釘槍打，使其短路，任何反應都沒有；放在火上燒，也不會發(fā)生爆炸；
（2）石墨烯電池缺點：
1）市場上這些石墨烯電池也不是純石墨烯電池，只是在鋰電池的基礎上摻雜了一些石墨烯的相關的技術，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點。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，目前僅處于實驗室階段的它無法達到量產(chǎn)的地步。
2）工藝特性不兼容。石墨烯比表面積過大，會對現(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)工藝會累死，又沒有性能指標突破性進步帶來的足夠的利潤空間驅(qū)動，誰愿意上這個技術？石墨烯表面特性受化學狀態(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)的一堆細致的要求。
2、鋰電池優(yōu)缺點
（1）鋰電池優(yōu)點：
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450W.h/dm3和150W.h/kg，而且還在不斷提高；
2）輸出功率大，平均輸出電壓高（約3.6V），為Ni-Cd、Ni-l電池的3倍；
3）自放電小，每月10%以下，不到Ni-Cd、Ni-Ml的一半；
4）沒有Ni-Cd、Ni-MH電池一樣的記憶效應，循環(huán)性能優(yōu)越；
5）可快速充放電，1C充電時容量可達標稱容量的80%以上；
6）充電效率高，第1次循環(huán)后基本上為100%；
7）工作溫度范圍寬，-30~+45℃，隨著電解質(zhì)和正極的改進，期望能拓寬到-40~+70℃，低溫有可能拓展到-60℃；
8）免維護，無需進行維修；
9）使用壽命長，100%DOD充放電可達900次以上；當采用淺深度（30%DOD）充放電時，循環(huán)次數(shù)已經(jīng)超過了5000次。
（2）鋰電池缺點：
1）成本高，主要是正極材料LiC002的價格高，隨著正極技術的不斷發(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）必須有特殊的保護電路，以防止過充或過放；
3）與普通電池的相容性差，因為一般要在用3節(jié)普通電池（3.6V）的情況下才能用鋰離子電池進行替代。
總體而言，石墨烯電池雖然在性能方面遠勝傳統(tǒng)鋰電池，但是在電動車電池領域的應用上還是無法取代鋰電池的地位。盡管如此石墨烯電池的研發(fā)也仍在繼續(xù)，工藝的簡化與材料的優(yōu)化都是其重點，未來用作電動車電池也可能不是夢想。
石墨烯電池被認為是未來具潛力的材料之一，但就目前而言，它的泡沫成分大于實際應用價值，阻礙這種材料普及的因素很多，可量產(chǎn)性和成本則是最主要的普及障礙，石墨烯電池要想在短期內(nèi)徹底取代鋰電池恐怕還有很長的路要走。
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