鉅大LARGE | 點擊量：827次 | 2021年04月08日
了解超級電容、鋰離子電池和石墨烯電池的比較分析
鋰離子電池和超級電容是兩種非常有潛力、應用非常廣泛的儲能裝置，其原理、特性、應用范圍都有很大差異、各有所長。石墨烯自問世以來，就因為其強大的導電性能被看做革命性的儲能材料。試想一下，假如將超級電容、鋰離子電池和石墨烯這三者結合，將碰撞出什么樣的火花呢？
石墨烯，是由碳原子組成的單原子層平面薄膜，厚度僅為0.34納米，單層厚度相當于頭發(fā)絲直徑的十五萬分之一。是目前世界上已知的最輕薄、最堅硬的納米材料，透光性好，能折疊。因為只有一層原子，電子的運動被限制在一個平面上，石墨烯也有著全新的電學屬性。石墨烯是世界上導電性最好的材料，在傳統(tǒng)的手機鋰離子電池中加入了石墨烯復合導電粉末，提高了電池的倍率充放電性能和循環(huán)壽命。
然而，制備技術難題是阻礙石墨烯實現(xiàn)其潛在價值的最大攔路虎。目前，大多數(shù)的石墨烯電池技術還處于研發(fā)實驗階段，我們真的要等很久嗎？
日前，珠海聚碳復合材料有限公司旗下全資子公司聚碳動力已經(jīng)研發(fā)出一款真正意義的石墨烯電池商用產(chǎn)品，一舉將處于實驗室階段的石墨烯電池拉入電池市場，成功解決現(xiàn)有電源電池不穩(wěn)定、充電慢、容量低的難題。
珠海聚碳采取了綜合性能平衡設計思路，巧妙地將全新的石墨烯基復合碳材料引入電容電池的正負極，將普通超級電容器與高能電池結合為一體，開發(fā)出超高性能的新型電池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
首款石墨烯電池將首先應用于電動汽車電池，預計今年年底或明年年初就能與用戶見面，在明年下半年，應用于手機電池領域的商用石墨烯電池也會與大家見面，屆時，手機電池的續(xù)航能力、快充能力和安全問題都能一一得到解決。
珠海聚碳復合材料有限公司的工作人員表示，目前，市場上常見的電動汽車電池，分別是磷酸鐵鋰離子電池、三元鋰離子電池和錳酸鋰離子電池。這三種電池各有優(yōu)缺點，不過購車者可以根據(jù)不同的優(yōu)缺點選擇不同的電池。而還有一種電池，就是石墨烯電池了，完全是顛覆式的創(chuàng)造，同時可以防止像類似于特斯拉汽車電池自燃的事件發(fā)生。
聚碳動力已經(jīng)掌握了石墨烯電池的制備技術，通過在鋰離子電池正負極材料中添加石墨烯，降低電池的內阻，以達到實現(xiàn)高倍率快充快放和大幅提高電池的循環(huán)壽命。同時也提升了電池的耐受高低溫的性能。這是聚碳動力的核心技術，也是其他公司無法復制的。石墨烯電池的普及將會是電動汽車的飛躍，一旦石墨烯電池應用到電動汽車上，對整個汽車行業(yè)將是顛覆性的改變。
核心技術
其核心技術奧秘在于采取了綜合性能平衡設計思路，巧妙地將全新的石墨烯基復合碳材料引入電容電池的正負極，實現(xiàn)了普通超級電容器與高能電池結合為一體，從而兼有一般超級電容器和蓄電池的優(yōu)異性能。
用途
石墨烯全碳電容電池是一種全能的新型動力電源?？山鉀Q電動汽車動力問題，還可以在水面艦艇、特種、無人機、特種以及航天領域中應用。特別是其獨具的安全性能將會對電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來深刻影響。這一產(chǎn)品集鋰離子電池能量密度和超級電容器功率密度優(yōu)勢于一身，按照新國標檢測，循環(huán)壽命達4000次以上，使用溫度范圍從零下30攝氏度至零上70攝氏度。在保證一定續(xù)駛里程的基礎上，可實現(xiàn)大電流快速充電和超長的循環(huán)使用壽命。
技術突破
新型石墨烯全碳電容電池的優(yōu)點是儲電量大，由電能轉化成化學能，再轉化成電能釋放出來，其能量密度已經(jīng)超過目前最優(yōu)秀的鋰離子電池，功率密度接近超級電容，在結構上實現(xiàn)了電池和傳統(tǒng)電容的內并，實現(xiàn)了電池和電容的優(yōu)點兼?zhèn)洹?/p>
性能優(yōu)勢
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，任何反應都沒有;放在火上燒，也不會發(fā)生爆炸。
充電速度快；石墨烯聚碳電池，可用10C的大電流充電，單塊充滿電只要6分鐘，上百塊串聯(lián)在一起充電，10分鐘可達95%以上。
功率密度高，可達200W/KG~1000W/KG，相當于鋰離子電池的3倍以上。
超低溫特性好，可在攝氏零下30℃的環(huán)境中工作。
電容型鋰離子電池原理、性能全解析
1、超級電容器和鋰電工作原理
2、電容型鋰離子電池研發(fā)基礎
1）頻繁大電流沖擊對電池性能有明顯的不利影響；
2）在電池兩端并聯(lián)大容量電容器的確能緩沖大電流對電池的沖擊，從而延長電池的循環(huán)壽命；
3）假如采用內連接，使每個電池材料顆粒都處于電容器的保護之中，應更能延長電池循環(huán)壽命，提高電池功率特性。
3、電容型鋰離子電池工作原理
電容型鋰離子電池是將雙電層超級電容器與鋰離子電池的工作原理相結合，鋰離子電池的電極材料與超級電容器的電極材料相融合，器件中既有電容的雙電層物理儲能原理又有鋰離子電池的嵌入脫嵌化學儲能原理，即形成電容型鋰離子電池。
電容型鋰離子電池研制關鍵技術問題：
電極成份設計問題；
工作電壓匹配問題；
電解液組分設計問題；
與性能相匹配的結構設計問題；
應用技術。
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