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神奇新材料或将引发储能新变革

发布日期:2021/1/19


      近20年前,科学界发现了一种新材料,或许可以用于研发性能更安全、充电更快捷、体积更轻便的电池,从而发展成电子设备、电动汽车和固定式储能的关键动力来源。


      自2004年英国曼彻斯特大学的研究人员首次分离出“超级材料”石墨烯以来,越来越多以提取石墨烯为主的初创企业开始发展电池技术。他们认为,快速充电设备和电动汽车将逐渐占据发展主流,而石墨烯电池不仅能源容量大,还能避免电池过热的风险,或将引领未来电池产业。


      仅有单层原子厚度的石墨烯不仅重量极轻,还是电和热的超导体。它的强度可达到钢材的100多倍,但重量却仅为钢材的1/7。此外,石墨烯对锂电池的发热问题有缓解作用,还能将其充电速度提高5倍。据研究石墨烯的初创公司之一Real Graphene称,石墨烯由于电阻率低,能够均匀导热,从而帮助电池降温。


      目前,尽管石墨烯尚未应用于电动汽车及固定式储能系统中,但其材料技术的研发人员表示,这种“超级材料”所具备的机械性能有望帮助研究人员研发出电力更强、性能更安全、充电更快捷的电池。


      对此,曼彻斯特大学的研究人员表示,石墨烯不仅可以应用于消费性电子产品,还可用于电动汽车以及风能和太阳能的存储。他们称,开发石墨烯超级电容器有助于研发出真正的高性能超级电动汽车。由于石墨烯重量极轻,应用于电容器还能减轻汽车或飞机的重量。此外,该大学还与其商业伙伴合作,正着力研究石墨烯在电网输送和储存风能、太阳能方面的潜力。


      另外,一些初创企业最近也加快了石墨烯的开发进程,并将其应用于电池研发。例如,总部位于洛杉矶的石墨烯制造商Nanotech Energy就在去年表示,他们已经成功掌握规模化技术来提取出90%多的单层石墨烯。值得注意的是,这是应用于大规模生产中纯度最高的石墨烯。该公司还在2020年推出了一款专有的非易燃高性能电池,并计划进行商业推广。


      对此,Nanotech Energy的联合创始人兼首席技术官马赫尔·埃尔卡迪(Maher El-Kady)表示:“我们通过利用石墨烯非凡的电子和机械性能来完善电池,以增加电池容量。为了进一步提高锂离子电池的安全性,我们研发出一种不易燃的电解质,它能够在高温下导电而不至起火。”


      此外,Nanotech Energy的董事长兼首席执行官杰克·卡夫劳夫(Jack Kavanaugh)博士表示:“从智能手机和笔记本电脑制造商到汽车制造商,再到普通消费者,大多数行业和终端用户都受限于锂离子电池技术。”他还补充道:“Nanotech Energy通过研发安全且性能更强大的电池技术为这些行业的发展开拓出一条新道路,这或将推动整个行业变革。”


      另外,挪威石墨烯电池公司(Graphene Batteries)正在开发锂硫(Li-S)电池技术,并通过利用石墨烯衍生物来提高其电池性能。目前,该公司已通过专有技术开发出一种硫阴极,该技术的目标应用领域之一便是固定式储能系统。



      同时,美国的NanoGraf公司也正着手于将硅化烯应用于电池的负极材料,从而延长续航时间,并加快充电速度。公司认为,目前,研究锂离子电池的化学解析对其性能的促进作用已经到达平稳期。而比起当前以石墨烯为负极材料的电池,基于硅化烯结构的负极材料可以将电池容量提高3至6倍。


      对此,NanoGraf公司的聚合物科学家兼业务拓展副总裁奇普·布雷顿卡姆普(Chip Breitenkamp)在去年年底接受《未来主义》(Futurism)杂志采访时表示,应用石墨烯电池的电动汽车还需要至少四年的额外研究和测试。因此,尽管该公司对自己的技术适用于电动汽车充满信心,但它也清楚地知道,电动汽车还需要几年时间才能获得普遍认可。


      布雷顿卡姆普还告诉《未来主义》,石墨烯是一种神奇的电池材料,他补充说:“从本质上讲,在可持续性电动设备占主导的未来,石墨烯可以在电力供应方面发挥核心作用。”



来源:能源舆情

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