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锂电池厂商浅谈石墨烯材料锂电池大规模量产能不能实现

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2019-12-02 16:03  浏览量:

  锂电池厂商浅谈石墨烯材料锂电池大规模量产能不能实现?据了解,纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线生产的产品单层率大于99%,能够支撑多样化的下游应用。从行业发展趋势上看,石墨烯整个产业链具备良好的发展前景和持续的增长潜力,未来随技术进步带来的成本下降以及产品大规模量产,石墨烯产品用量有望迎来爆发式增长。

  锂电池厂商浅谈石墨烯材料锂电池大规模量产能不能实现?

  石墨烯锂电池是国家重点支持的战略前沿和新兴材料产业,一直以来,高品质单层石墨烯粉体类原料无法量产,使得石墨烯诸多优异性能无法充分发挥出来,导致其产业化之路困难重重。

  作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”。低成本量产石墨烯是石墨烯产业发展的关键环节,近几年来国家在各大科研院所投入巨大。

  石墨烯只有低成本量产后,才能实现其在新型材料中的广泛应用,该生产线的投产将为我国石墨烯锂电池的产业化作出贡献,其一是继续降低成本,使其每克下降到10元之内,其二是在下游产业链条上迅速广泛应用。

锂电池.jpg

  石墨烯材料的特性

  石墨烯是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6Ω·cm,比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。

  因为它的电阻率极低,电子的移动速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管,由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

  石墨烯锂电池另一个特性是能够在常温下观察到量子霍尔效应,石墨烯的结构非常稳定,石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。

  这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。

  常规石墨烯锂电池材料生产主要有三种方式,一种是对石墨进行剥离,第二种是对天然气、甲烷等进行化学气相沉积,第三种是氧化石墨还原法,以上方法存在生产周期长、环境污染严重以及产能受限等问题。

  石墨烯被视为计算机芯片中“硅”的潜在替代品,这种像原子层一样薄的材料具有高导电性、强张力、高韧性和高散热性。研究人员表示,相比于硅,它可以为芯片带来近1000倍的速度提高,并减少近50倍的能源消耗。

  从每吨3300元到每吨100万元,碳化硅生产企业的“下脚料”,经过一系列科技转化,变身为“黑金”新材料——石墨烯,实现了300倍的增值。石墨烯已经被发现十多年了,人们对它如何转化为电子产品这件事依然充满了兴奋,但人们发现,要将石墨烯产品商业化和量产颇具挑战性。

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