石墨烯電池和鋰電池哪個(gè)更好?石墨烯電池和鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)

來(lái)源：存能電氣  日期：2020-01-15 11:20  瀏覽量：次

石墨烯電池和鋰電池哪個(gè)更好？石墨烯電池和鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)。鋰電池由正極、負(fù)極、隔膜、電解液四大材料構(gòu)成，目前主要應(yīng)用的負(fù)極材料為石墨。石墨烯具有極強(qiáng)導(dǎo)電性、超高強(qiáng)度、高韌性、較高導(dǎo)熱性能等。人們希望其取代石墨充當(dāng)電池負(fù)極，或者用于鋰電池其他關(guān)鍵材料，以期將鋰電池的能量密度和功率密度大幅提高。

從目前技術(shù)發(fā)展階段來(lái)看石墨烯電池尚未出現(xiàn)，石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)給鋰離子的嵌入設(shè)置了一個(gè)閘口，是鋰電池具有充放電平臺(tái)和高庫(kù)侖效率的決定因素也是其成為鋰電池關(guān)鍵材料的重要因素之一。

石墨烯電池和鋰電池哪個(gè)更好？

①石墨烯電池是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料。利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開(kāi)發(fā)出的一種新能源電池，其被認(rèn)為是未來(lái)最具潛力的材料之一。

②鋰電池相比石墨稀電池明顯是更加進(jìn)步的，在動(dòng)力特性、電容量、充電速度等方面均有著很搭的領(lǐng)先。石墨稀電池可以在更小的體積方面，實(shí)現(xiàn)更大的容量，更快的充電速度。

③單從使用角度而言，石墨烯電池完全能勝任鋰電池在電動(dòng)車中所起的作用，它有著更大的存儲(chǔ)容量以及更快的充電速度，并且在高溫下也比鋰電池更為耐用。因此石墨烯電池作為電動(dòng)車電池是毫無(wú)問(wèn)題的。

④目前石墨稀還沒(méi)達(dá)到實(shí)用化階段，離大批量生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。鋰電池在安全性、續(xù)航能力、環(huán)境污染以及充電速度方面存在的巨大短板已經(jīng)開(kāi)始嚴(yán)重限制了各大高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此許多企業(yè)研發(fā)部門都將目光放到了更先進(jìn)的石墨烯電池上面，并相信這一新型電池未來(lái)將徹底取代已經(jīng)問(wèn)世超過(guò)26年的鋰電池。

石墨烯電池和鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)

一、石墨烯電池的優(yōu)缺點(diǎn)

1、石墨烯電池是由碳原子組成的單原子層平面薄膜，厚度僅為0.34納米，是目前世界上已知的最輕薄、最堅(jiān)硬的納米材料，透光性好，能折疊；

2、石墨烯是世界上導(dǎo)電性最好的材料，在傳統(tǒng)的手機(jī)鋰電池中加入了石墨烯復(fù)合導(dǎo)電粉末，提高了電池的倍率充放電性能和循環(huán)壽命；

3、安全穩(wěn)定，新型石墨烯聚碳電容電池，充滿電后用射釘槍打，使其短路，任何反應(yīng)都沒(méi)有;放在火上燒，也不會(huì)發(fā)生爆炸；

4、工藝特性不兼容，石墨烯比表面積過(guò)大，會(huì)對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池的分散均漿等工序帶來(lái)一大堆工藝問(wèn)題；

5、市場(chǎng)上的石墨烯電池不是純石墨烯電池，只是在鋰電池的基礎(chǔ)上摻雜了一些石墨烯的相關(guān)的技術(shù)，與傳統(tǒng)的鋰電池相比，它帶來(lái)的性能提升也僅僅只有那么一點(diǎn)點(diǎn)，再加上石墨烯的成本十分的高昂，它的制造工藝也非常的高，石墨烯電池的制作工藝仍然不夠成熟，目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段的它無(wú)法達(dá)到量產(chǎn)的地步。

二、鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)

1.能量密度高，其體積能量密度和質(zhì)量能量密度分別可達(dá)450W.h/dm3和150W.h/kg，而且還在不斷提高；

2.使用壽命長(zhǎng)，100%DOD充放電可達(dá)900次以上；當(dāng)采用淺深度（30%DOD）充放電時(shí)，循環(huán)次數(shù)已經(jīng)超過(guò)了5000次；

3.沒(méi)有Ni-Cd、Ni-MH電池一樣的記憶效應(yīng)，循環(huán)性能優(yōu)越；

4.與普通電池的相容性差，因?yàn)橐话阋谟?節(jié)普通電池（3.6V）的情況下才能用鋰離子電池進(jìn)行替代；

5.成本高，主要是正極材料LiC002的價(jià)格高，隨著正極技術(shù)的不斷發(fā)展，可以采用LiMn204、LiFeP04等為正極，從而有望大大降低鋰離子電池的成本。

總體而言，石墨烯電池雖然在性能方面遠(yuǎn)勝傳統(tǒng)鋰電池，但是在電動(dòng)車電池領(lǐng)域的應(yīng)用上還是無(wú)法取代鋰電池的地位。盡管如此石墨烯電池的研發(fā)也仍在繼續(xù)，工藝的簡(jiǎn)化與材料的優(yōu)化都是其重點(diǎn)，未來(lái)用作電動(dòng)車電池也可能不是夢(mèng)想。

由此可見(jiàn)，石墨烯電池存在著相當(dāng)大的潛力，是代替鋰離子電池的最好材料。由于鋰電池的安全性差和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，近年來(lái)石墨烯電池成為備受期待的火熱研究方向。除此之外高安全性能的新型納米氧化鎢鋰電池或也成為今后最有發(fā)展前途的電池之一。