數年前,偉華中央研究院瓦特實驗室在第57屆日本電池大會上,宣布在鋰離子電池領域實現重大研究突破,推出業界首個高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池。據外媒報道,偉華會在P40系列上使用石墨烯電池。
最近,偉華法國官微也確認了華為將全球首發石墨烯電池。雖然近年來石墨烯電池的概念被炒得非?;馃?,但盛名之下其實難副。而且所謂的石墨烯電池很有可能未必是未來電池技術的發展方向。所謂的石墨烯電池遠遠稱不上創新性技術革命。想必正是因此,偉華又刪除了這條微博,并對石墨烯電池矢口否認。
對此,一位網友評論:先發假消息再秒刪,然后經過消息消化鏈傳到微信中老年家族群和他們的朋友圈,就能在沒什么分辨能力的中老年微信用戶群達到沸騰的效果了。反正這群經過偉華篩選的市場定位用戶群體沸騰完后也沒什么人會記得,所以這一直都很偉華。誰告訴這些群體真相,還會產生以下現象——“有人抹黑偉華!”“怎么抹黑?”“他們把偉華說的話又說了一遍。”
石墨烯電池僅僅是美好的誤會
其實,現在所謂的石墨烯電池其實都是鋰離子電池——由于對石墨烯電池的定義非常模糊,無論是在電極材料中加入石墨烯材料,還是將石墨烯作為導電劑,甚至只要電池中加入了石墨烯材料,都會被冠名為“石墨烯電池”。
但實際上,無論是在電極材料中加入石墨烯材料,還是將石墨烯作為導電劑添加,或者如偉華本次在鋰離子電池中加入石墨烯輔助散熱,這些所謂的石墨烯電池的充放電過程是通過鋰離子的遷移來實現,本質上依舊是鋰離子電池,所謂的石墨烯電池并非像網絡流傳的那樣是對鋰離子電池的顛覆。
更何況石墨烯電池的理論性能優勢和可能只能存在于理論上。雖然在負極上使用石墨烯材料替換石墨后,由于單層石墨的兩側表面都可以結合Li,理論上能量密度提升了一倍。但采用石墨烯做負極電極嵌鋰材料會有首次效率較低、性能受表面狀態影響極大的不利因素,即便從理論性能上講,石墨烯也不是上佳之選——硅的理論容量近石墨的10倍,相對于石墨烯更具優勢。近些年,日本一些電池廠商就在鋰離子電池負極中加入硅,可謂是這方面的探索者。
而使用石墨烯作為導電劑促進快充放,由于正極和負極依舊和普通鋰離子電池沒有什么不同,因此在能量密度上不會有多少提升。雖然將石墨烯作為導電劑的做法理論上可以提高充放電的速度,但在實踐上,石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質與現在的鋰離子電池工業的技術體系無法兼容,在鋰離子電池制造中會帶來很多工藝問題,而且相對于以炭黑做導電劑,石墨烯還存在成本更高的問題。
換言之,石墨烯電池理論上的性能優勢,就目前的技術而言,大多僅僅存在于理論上,被媒體炒得火熱的石墨烯電池僅僅是美好的誤會。
偉華僅僅用石墨烯實現散熱
其實,偉華在第57屆日本電池大會上官方宣傳中,對于電池技術突破也說的很明確——其推出的產品是“高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池”,以石墨烯為基礎的新型耐高溫技術可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃,使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。從上述表述可以看出,石墨烯基高溫鋰離子電池技術主要的技術提升在于耐高溫和壽命的提升。
雖然三元鋰電池擁有更高的能量密度,但在安全性上和穩定性上卻存在一定不足——三元鋰材料會在 200 度左右發生分解。更糟糕的是三元鋰材料的化學反映更加劇烈,會釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發生連鎖反應,像特斯拉電動車多次自燃很大程度上就是因為三元鋰電池的這種特性導致的。
那么,有沒有更加安全的電池呢?確實有,比如磷酸鐵鋰電池,磷酸鐵鋰材料在 700—800 度(不過磷酸鐵鋰電池的安全溫度沒有這么高)時才會發生分解,而且不會像三元鋰材料一樣釋放氧分子,燃燒沒那么劇烈。說簡單點,磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池更安全。不過,有得必有失,雖然在安全性上更勝一籌,但在能量密度上,磷酸鐵鋰電池遜色于三元鋰電池,加上市場對電池能量密度的強勁需要,使得三元鋰電池在諸多領域普及開來。針對三元鋰材料存在的安全風險,偉華選擇了大單晶三元材料來提升三元鋰電池的安全性。
至于網絡上傳的神乎其神的石墨烯,偉華并沒有實現用石墨烯提升電池能量密度,也沒有將石墨烯作為導電劑,僅僅是在電池中加入石墨烯幫助鋰電池散熱。因此,對于偉華發布的高溫長壽命石墨烯基鋰離子電池,本質上是采用現有技術對鋰離子電池進行改良,并非革命性技術突破。
石墨烯鋰離子電池并非未來電池發展方向
誠然,石墨烯是非常優秀的材料,具有非常好的導熱性、電導性和透光性,但也不是萬能的,更不宜過分炒作。針對近年來掀起的石墨烯電池熱,這其中不乏一些企業以石墨烯為噱頭進行炒作提升股價或是從事資本運作的因素,以目前的技術而言,網絡上流傳的關于“石墨烯電池充電10分鐘跑1000公里;采用石墨烯電極的新型電池能量密度比商業鋰離子電池高10倍”的流言僅僅是幻想。
業內人士認為,電池不是沒有新型待發展技術,鋰硫、全固態等都是可能的發展方向,全固態鋰離子電池就是電池內沒有氣體液體,所有材料都以固態形式存在的電池,雖然現今的全固態電池成本偏高,制造工藝較復雜,但卻擁有柔軟可彎曲、體積小、能量密度高、更安全等優異的屬性。
另外,燃料電池也是一個可能的選擇,比如鋁—空氣燃料電池、鋅—空氣燃料電池、甲醇/乙醇—空氣燃料電池等。雖然鋁—空氣燃料電池依舊存在一些問題,但鋁在800攝氏度以下的溫度下化學性質相當穩定,使電池的安全性得道有效保障,而且鋁—空氣燃料電池的能量密度非??陀^,可以達到現在鋰離子電池的30-40倍。
燃料電池中除了鋁—空氣燃料電池,能量密度可以達到現在鋰離子電池的8-10倍的鋅—空氣燃料電池也是一個選擇,而且離我們并不遙遠,一些醫療器具和軍用裝備用的就是鋅—空氣燃料電池。和一般的燃料電池不同,鋅的化學性質不是特別活潑,在通電條件下可以在以水溶液為基礎的電解液中還原出來,也就是說,這種電池可以和普通電池一樣的充電。而且以目前的技術,在要求不太嚴格的場合,這種電池的充放電次數可以和傳統電池相抗,在對電池能量密度要求較高的領域,比如智能穿戴設備所用的電池,如果能夠有效降低成本,那么,鋅—空氣燃料電池是非常有力的競爭者。
相比之下,石墨烯從機理上就不是電池的核心部件,僅僅是個配角......
「 支持烏有之鄉!」
您的打賞將用于網站日常運行與維護。
幫助我們辦好網站,宣傳紅色文化!
歡迎掃描下方二維碼,訂閱烏有之鄉網刊微信公眾號
