超級(jí)電容、鋰電池和石墨烯電池對(duì)比分析

　　鋰電池和超級(jí)電容是兩種非常有潛力、應(yīng)用非常廣泛的儲(chǔ)能裝置，其原理、特性、應(yīng)用范圍都有很大差異、各有所長(zhǎng)。石墨烯自問世以來，就因?yàn)槠鋸?qiáng)大的導(dǎo)電性能被看做革命性的儲(chǔ)能材料。試想一下，如果將超級(jí)電容、鋰電池和石墨烯這三者結(jié)合，將碰撞出什么樣的火花呢？

　　充電5分鐘！續(xù)航500公里！石墨烯電池讓動(dòng)力無憂！

　　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(dāng)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(jiān)硬的納米材料，透光性好，能折疊。因?yàn)橹挥幸粚釉?，電子的運(yùn)動(dòng)被限制在一個(gè)平面上，石墨烯也有著全新的電學(xué)屬性。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。

　　然而，制備技術(shù)難題是阻礙石墨烯實(shí)現(xiàn)其潛在價(jià)值的最大“攔路虎”。目前，大多數(shù)的石墨烯電池技術(shù)還處于研發(fā)實(shí)驗(yàn)階段，我們真的要等很久嗎？

　　日前，珠海聚碳復(fù)合材料有限公司旗下全資子公司聚碳動(dòng)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(shí)驗(yàn)室階段的石墨烯電池拉入電池市場(chǎng)，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(shè)計(jì)思路，巧妙地將全新的石墨烯基復(fù)合碳材料引入電容電池的正負(fù)極，將普通超級(jí)電容器與高能電池結(jié)合為一體，開發(fā)出超高性能的新型電池。

　　首款石墨烯電池將首先應(yīng)用于電動(dòng)汽車電池，預(yù)計(jì)今年年底或明年年初就能與用戶見面，在明年下半年，應(yīng)用于手機(jī)電池領(lǐng)域的商用石墨烯電池也會(huì)與大家見面，屆時(shí)，手機(jī)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(fù)合材料有限公司的工作人員表示，目前，市場(chǎng)上常見的電動(dòng)汽車電池，分別是磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池和錳酸鋰電池。這三種電池各有優(yōu)缺點(diǎn)，不過購(gòu)車者可以根據(jù)不同的優(yōu)缺點(diǎn)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(shí)可以避免像類似于特斯拉汽車電池自燃的事件發(fā)生。

　　聚碳動(dòng)力已經(jīng)掌握了石墨烯電池的制備技術(shù)，通過在鋰電池正負(fù)極材料中添加石墨烯，降低電池的內(nèi)阻，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)高倍率快充快放和大幅提高電池的循環(huán)壽命。同時(shí)也提升了電池的耐受高低溫的性能。這是聚碳動(dòng)力的核心技術(shù)，也是其他企業(yè)無法復(fù)制的。石墨烯電池的普及將會(huì)是電動(dòng)汽車的飛躍，一旦石墨烯電池應(yīng)用到電動(dòng)汽車上，對(duì)整個(gè)汽車行業(yè)將是顛覆性的改變。

　　核心技術(shù)

　　其核心技術(shù)奧秘在于采取了綜合性能平衡設(shè)計(jì)思路，巧妙地將全新的石墨烯基復(fù)合碳材料引入電容電池的正負(fù)極，實(shí)現(xiàn)了普通超級(jí)電容器與高能電池結(jié)合為一體，從而兼有一般超級(jí)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(dòng)力電源。可解決電動(dòng)汽車動(dòng)力問題，還可以在水面艦艇、潛艇、無人機(jī)、導(dǎo)彈以及航天領(lǐng)域中應(yīng)用。特別是其獨(dú)具的安全性能將會(huì)對(duì)電動(dòng)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(jí)電容器功率密度優(yōu)勢(shì)于一身，按照新國(guó)標(biāo)檢測(cè)，循環(huán)壽命達(dá)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(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)大電流快速充電和超長(zhǎng)的循環(huán)使用壽命。

　　技術(shù)突破

　　新型石墨烯全碳電容電池的優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)電量大，由電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，再轉(zhuǎn)化成電能釋放出來，其能量密度已經(jīng)超過目前最頂級(jí)的鋰離子電池，功率密度接近超級(jí)電容，在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了電池和傳統(tǒng)電容的內(nèi)并，實(shí)現(xiàn)了電池和電容的優(yōu)點(diǎn)兼?zhèn)洹?/p>

　　性能優(yōu)勢(shì)

　　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)都沒有;放在火上燒，也不會(huì)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(dá)95%以上。

　　功率密度高，可達(dá) 200W/KG~1000W/KG ，相當(dāng)于鋰電池的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(jí)電容器和鋰電工作原理

　　2 電容型鋰離子電池研發(fā)基礎(chǔ)

　　1）頻繁大電流沖擊對(duì)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(duì)電池的沖擊，從而延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命

　　3）如果采用內(nèi)連接，使每個(gè)電池材料顆粒都處于電容器的保護(hù)之中，應(yīng)更能延長(zhǎng)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(jí)電容器與鋰離子電池的工作原理相結(jié)合，鋰離子電池的電極材料與超級(jí)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(chǔ)能原理又有鋰離子電池的嵌入脫嵌化學(xué)儲(chǔ)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(guān)鍵技術(shù)問題：

　　電極成份設(shè)計(jì)問題

　　工作電壓匹配問題

　　電解液組分設(shè)計(jì)問題

　　與性能相匹配的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

　　應(yīng)用技術(shù)

　　4 電容型鋰離子電池分類

　　5 電容型鋰離子電池性能

　　6 電容型鋰離子電池應(yīng)用

　　電動(dòng)汽車電源

　　電動(dòng)摩托車、自行車電源

　　各種電能存儲(chǔ)裝置（風(fēng)能、太陽(yáng)能、儲(chǔ)電柜等）

　　電動(dòng)工具

　　軍事領(lǐng)域