據外媒報道,一家美國公司RealGraphene宣布,其爲智能手機開發的石墨烯電池已經做好商用准備。按照RealGraphene的說法,借助60W的充電器,3000mAh的石墨烯電池只需20分鍾即可充滿,比當前同等容量手機電池節省多達一個小時。其石墨烯電池還具備耐用的特點,其充放電循環次數可達1500次,而普通電池多爲300-500次。
石墨烯是目前已知的世界上最薄的材料(0.34nm),也是有史以來被證實的最結實的材料,強度可達130GPa,它具有極好的彈性,可被拉伸至自身尺寸的120%。
石墨烯具有極其良好的導電性,是锂離子電池導電劑的最優選擇。一般用在電極中的導電劑爲炭黑、碳納米管和石墨烯,而石墨烯在正極中起到的導電作用較導電炭黑更大,首先石墨烯的電導率更高,更有利于降低極片的阻抗,同時石墨烯爲二維導電材料,在擁有極高的比表面積的同時,可以做到與正極材料的面接觸,進一步降低了電極的電阻,提高電池的倍率性能。而石墨烯作爲高導熱材料,同時可以更加有效地散熱,降低熱失控的風險。
石墨烯在我國的發展迅猛,離不開國家政策的引導。從2012年的新材料産業“十二五”發展規劃起,國家逐漸開始不斷通過各種利好政策,推動石墨烯的産業化進程,而最近的新材料“十三五”規劃也將石墨烯作爲先導性産業。
石墨烯國標的出台,對于行業的規範有重要意義,也說明國家正在通過政策進行引導,最爲一個良好的開端,可以吸引更對的專業人才進入石墨烯的研究,有利于石墨烯産業鏈的拓展。
锂電材料和導熱膜有望成爲最大的下遊應用。華爲在2019年發布的Mate20X智能手機中,首次將石墨烯用做散熱材料,石墨烯锂電池也有望在手機端實現商用推廣。從市場規模來看,根據中商産業研究院的測算,锂電池材料的市場空間最大,有望達到40~50億元,其次是導熱膜,有望達到15~20億元,此外複合材料的市場空間也在20億元左右。
锂離子電池是迄今爲止能量比最高的二次電池,而石墨烯又具有質地薄,硬度大,電子移動速度快,導電性強等優勢,其出現爲锂離子電池高性能,高容量,高倍率,長壽命的突破帶來了可能。石墨烯在正極材料中主要利用的是石墨烯柔韌的網狀導電結構和石墨烯的片層結構形成的連續的三維導電網絡。目前石墨烯在正極材料中主要作爲“輔料”,主要分類有:石墨烯/錳酸锂複合材料;石墨烯/磷酸釩锂複合材料;石墨烯/磷酸鐵锂複合材料。
隨著石墨烯研究的發展和技術的進步,現在很多石墨烯相關産品已經開始准備商業化進程,石墨烯産業可能進入快速發展的階段,市場正逐步擴大,預計未來2021年我國石墨烯市場規模將超過全球市場的50%,成爲最大的石墨烯消費國家。
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