石墨烯續(xù)航救星 電動汽車的超級電池
“在討論石墨烯如何應(yīng)用于電池之前,獲得合格石墨烯產(chǎn)品是第一關(guān)。”王濤介紹,石墨烯的獨特結(jié)構(gòu)是把雙刃劍,在帶來優(yōu)異特性的同時,也為其產(chǎn)業(yè)化增加了難度。
據(jù)了解,二維材料之前從來沒有獲得過,石墨烯只是科學(xué)家的一個假想。2004年,英國物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫根據(jù)兩塊石墨相互摩擦就會有一片石墨被整體剝離的特性,發(fā)明了制造二維石墨烯的“透明膠法”:他們通過光束、電子束和原子力顯微鏡等設(shè)備來操作,用足夠強力的透明膠粘住石墨層的兩個面并把它撕開,然后不斷重復(fù),直到獲得只有一層原子厚的石墨烯。這是個復(fù)雜工程,因為1毫米厚的石墨薄片能剝離出300萬層石墨烯,兩人也因此獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎。
然而,這種在實驗室獲取的方法難度太大、成本太高,限制了石墨烯材料產(chǎn)業(yè)化的步伐。而且,即使是獲得了產(chǎn)業(yè)化的石墨烯材料,也只是制造石墨烯電池的第一步,真正應(yīng)用到電動汽車上,還需要等更長的時間。
據(jù)介紹,鋰離子電池在產(chǎn)業(yè)化前,用了長達數(shù)年的時間對電池的安全性、穩(wěn)定性、壽命及成組技術(shù)進行實驗驗證。而且電池的發(fā)展趨勢是往能量密度更高的方向發(fā)展,但是能量密度越高,潛在的危險系數(shù)也將隨之提高。因此,石墨烯電池相關(guān)性能的測試、改進可能會需要更長的時間來進行。
此外,在生產(chǎn)可行性的驗證上也需要兩到三年的時間。因為一款電池從實驗室走向生產(chǎn),在制造過程中對生產(chǎn)設(shè)備、工藝路線、制造環(huán)境等都是有很高的要求的,需要不斷地對制造工藝進行調(diào)整。 “雖然沒有明確的時間表,但我們有理由相信,石墨烯材料會給汽車電池領(lǐng)域帶來革命性的變化。”王濤打比方說,這種變化好比從盒式錄像帶發(fā)展到光盤,會極大地改變整個產(chǎn)業(yè)鏈。
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