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這種神奇的材料或?qū)⒁l(fā)儲能新變革

2021-01-19 06:47:09 太陽能發(fā)電網(wǎng)
近20年前,科學界發(fā)現(xiàn)了一種新材料,或許可以用于研發(fā)性能更安全、充電更快捷、體積更輕便的電池,從而發(fā)展成電子設備、電動汽車和固定式儲能的關鍵動力來源。自2004年英國曼徹斯特大學的研究人員首次分離出“超級材料”石墨烯以來,越來越多以提取石墨烯為主的初創(chuàng)企業(yè)開始發(fā)展電池技術。他們認為,快速充電設備和電動汽車將逐
近20年前,科學界發(fā)現(xiàn)了一種新材料,或許可以用于研發(fā)性能更安全、充電更快捷、體積更輕便的電池,從而發(fā)展成電子設備、電動汽車和固定式儲能的關鍵動力來源。


自2004年英國曼徹斯特大學的研究人員首次分離出“超級材料”石墨烯以來,越來越多以提取石墨烯為主的初創(chuàng)企業(yè)開始發(fā)展電池技術。他們認為,快速充電設備和電動汽車將逐漸占據(jù)發(fā)展主流,而石墨烯電池不僅能源容量大,還能避免電池過熱的風險,或?qū)⒁I未來電池產(chǎn)業(yè)。

僅有單層原子厚度的石墨烯不僅重量極輕,還是電和熱的超導體。它的強度可達到鋼材的100多倍,但重量卻僅為鋼材的1/7。此外,石墨烯對鋰電池的發(fā)熱問題有緩解作用,還能將其充電速度提高5倍。據(jù)研究石墨烯的初創(chuàng)公司之一Real Graphene稱,石墨烯由于電阻率低,能夠均勻?qū),從而幫助電池降溫?/div>


目前,盡管石墨烯尚未應用于電動汽車及固定式儲能系統(tǒng)中,但其材料技術的研發(fā)人員表示,這種“超級材料”所具備的機械性能有望幫助研究人員研發(fā)出電力更強、性能更安全、充電更快捷的電池。

對此,曼徹斯特大學的研究人員表示,石墨烯不僅可以應用于消費性電子產(chǎn)品,還可用于電動汽車以及風能和太陽能的存儲。他們稱,開發(fā)石墨烯超級電容器有助于研發(fā)出真正的高性能超級電動汽車。由于石墨烯重量極輕,應用于電容器還能減輕汽車或飛機的重量。此外,該大學還與其商業(yè)伙伴合作,正著力研究石墨烯在電網(wǎng)輸送和儲存風能、太陽能方面的潛力。

另外,一些初創(chuàng)企業(yè)最近也加快了石墨烯的開發(fā)進程,并將其應用于電池研發(fā)。例如,總部位于洛杉磯的石墨烯制造商Nanotech Energy就在去年表示,他們已經(jīng)成功掌握規(guī);夹g來提取出90%多的單層石墨烯。值得注意的是,這是應用于大規(guī)模生產(chǎn)中純度最高的石墨烯。該公司還在2020年推出了一款專有的非易燃高性能電池,并計劃進行商業(yè)推廣。

對此,Nanotech Energy的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術官馬赫爾·埃爾卡迪(Maher El-Kady)表示:“我們通過利用石墨烯非凡的電子和機械性能來完善電池,以增加電池容量。為了進一步提高鋰離子電池的安全性,我們研發(fā)出一種不易燃的電解質(zhì),它能夠在高溫下導電而不至起火!

此外,Nanotech Energy的董事長兼首席執(zhí)行官杰克·卡夫勞夫(Jack Kavanaugh)博士表示:“從智能手機和筆記本電腦制造商到汽車制造商,再到普通消費者,大多數(shù)行業(yè)和終端用戶都受限于鋰離子電池技術!彼補充道:“Nanotech Energy通過研發(fā)安全且性能更強大的電池技術為這些行業(yè)的發(fā)展開拓出一條新道路,這或?qū)⑼苿诱麄行業(yè)變革!

另外,挪威石墨烯電池公司(Graphene Batteries)正在開發(fā)鋰硫(Li-S)電池技術,并通過利用石墨烯衍生物來提高其電池性能。目前,該公司已通過專有技術開發(fā)出一種硫陰極,該技術的目標應用領域之一便是固定式儲能系統(tǒng)。


同時,美國的NanoGraf公司也正著手于將硅化烯應用于電池的負極材料,從而延長續(xù)航時間,并加快充電速度。公司認為,目前,研究鋰離子電池的化學解析對其性能的促進作用已經(jīng)到達平穩(wěn)期。而比起當前以石墨烯為負極材料的電池,基于硅化烯結構的負極材料可以將電池容量提高3至6倍。

對此,NanoGraf公司的聚合物科學家兼業(yè)務拓展副總裁奇普·布雷頓卡姆普(Chip Breitenkamp)在去年年底接受《未來主義》(Futurism)雜志采訪時表示,應用石墨烯電池的電動汽車還需要至少四年的額外研究和測試。因此,盡管該公司對自己的技術適用于電動汽車充滿信心,但它也清楚地知道,電動汽車還需要幾年時間才能獲得普遍認可。

布雷頓卡姆普還告訴《未來主義》,石墨烯是一種神奇的電池材料,他補充說:“從本質(zhì)上講,在可持續(xù)性電動設備占主導的未來,石墨烯可以在電力供應方面發(fā)揮核心作用。”


作者:李晨圓 來源:能源輿情 責任編輯:jianping

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