Durchbrechen Sie den "tödlichen Defekt" von Lithiumbatterien

Die weltweit dritte 100-Tonnen-Graphen-Produktionslinie wird Ende Mai in unserer Provinz in Produktion gehen. Es wird eine Revolution im Bereich der Elektrofahrzeuge auslösen.

Vielleicht stecken Sie eines Tages das Touchscreen-Tablet in drei Falten und zwei Stapeln in die Tasche. Verwenden Sie einige Sekunden, um das Telefon vollständig aufzuladen. Laden Sie es in der ersten Monatshälfte nicht auf. Fahren Sie ein ultraleichtes Flugzeug, fahren Sie ein leichtes Auto oder besteigen Sie sogar Zehntausende von Kilometern Weltraumaufzüge, die im menschlichen Traum sind.

All diese wunderbaren Träume stammen aus einem speziellen Material - Graphen.

„Graphit ist ein Nanomaterial aus Graphit. Es ist das leichteste, dünnste und härteste Material der Welt. Es hat eine hohe Leitfähigkeit, hohe Festigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe spezifische Oberfläche usw. Eigenschaften. "Am 2. April sagte Ying Meng, Präsident der Tangshan Jianhua Industrial Group, die seit langem über die Entwicklung von Graphen besorgt ist, dies Außergewöhnliches neues Material wird revolutionäre Veränderungen in vielen Bereichen wie Elektrofahrzeugen und elektronischen Informationen mit sich bringen. Es wird erwartet, dass es die nächste Billionen-Industrie wird.

„Wir haben Pionierarbeit bei der Entwicklung einer neuen Methode zur Herstellung von Graphen geleistet, die für die kostengünstige Massenproduktion geeignet ist.“ Seit Ende letzten Jahres hat Jianhua Industrial in unserer Provinz eine jährliche Produktion von 500.000 Gramm Graphen produziert. Die 100-Tonnen-Produktionslinie wird intensiv montiert und Ende Mai offiziell in Betrieb genommen. Für diesen aufregenden neuen Durchbruch in der Graphen-Massenproduktionstechnologie ist Ying Meng der Ansicht, dass dies enormen Raum für die Entwicklung einer neuen Industrialisierung bieten wird.

5 bis 30 Minuten Subversion

Beheben Sie den Engpass beim Laden von Lithiumbatterien und lösen Sie eine Revolution bei Elektrofahrzeugen aus

Das Aufladen kann in nur 5 Stunden 500 Kilometer dauern. Zu Beginn dieses Jahres kann die Auflistung von Tras in China als "Feuer im Winter" bezeichnet werden, was eine Revolution im Bereich der Elektrofahrzeuge auslöst.

Obwohl die Batterietechnologie einen großen Schritt nach vorne gemacht hat, gibt es immer noch ein Händchen dafür, eine Weile zu laufen und 5 Stunden lang aufzuladen. Die lange Ladezeit ist für Lithiumbatterien immer noch eine unüberwindbare Lücke. Elektrofahrzeuge, die als die zukünftige Richtung des Automobils angesehen werden, konnten dieses Engpassproblem nicht lösen und sind seit vielen Jahren auf dem Weg der Förderung.

"Diese Tür wird durch Graphen geöffnet." Wie viele Branchenexperten ist Ying Meng sehr optimistisch in Bezug auf die Anwendung von Graphen im Energiebereich. Das Forschungsteam des Unternehmens arbeitet an der Entwicklung von Superkondensatoren und Batterien auf Graphenbasis. Sobald der Graphen-Akku verfügbar ist, wird erwartet, dass sich die Akkukapazität um das 1,5-fache und die Ladezeit auf einige zehn Minuten erhöht. Bei Verwendung eines Superkondensators auf Graphenbasis anstelle einer Batterie kann die Lade- und Entladezeit nur wenige Sekunden betragen.

"Dies bedeutet, dass das Laden von Elektrofahrzeugen in Zukunft kürzer ist als die Betankungszeit, was zu einer störenden Revolution im Bereich der Elektrofahrzeuge führen wird." Ying Meng sagte, dass sie derzeit eine Produktionslinie für Kondensatorbatterien auf Graphenbasis auslegen, die voraussichtlich Ende Dezember dieses Jahres offiziell in Betrieb genommen wird.

In der Produktionsbasis der Tangshan Jianhua Industrial Group erlebte der Reporter die „Magie“ von Graphen - obwohl es dieselbe Quelle wie Graphit ist, ist es weit entfernt von dem Bleistiftkern, den wir normalerweise sehen. Der Graphen-Mikrochip ähnelt eher Baumwolle. Schwarze Flocken, die so dünn wie eine Klappe und leicht sind, können nur einen weißen Plastikeimer mit einem Fassungsvermögen von 50 Litern in nur 180 Gramm füllen.

Ying Meng erklärte, dass der Grund, warum die Graphenbatterie eine schnelle Lade- und Entladegeschwindigkeit und einen großen energiespeicher aufweist, darin besteht, die hohe spezifische Oberfläche und die hohe Leitfähigkeit des Graphenmaterials zu nutzen. Die Leitfähigkeit des Graphenmaterials beträgt das 10- bis 100-fache von Kupfer. Wenn die herkömmliche Lithiumbatterie schnell geladen und entladen wird, führt dies zwangsläufig zu einem Anstieg des Stroms, und der Strom führt dazu, dass sich die Batterie erwärmt, die Lebensdauer verkürzt und sogar eine Explosion verursacht. Es wird erwartet, dass die Verwendung von Graphen zur Zugabe zu den positiven und negativen Materialien von Lithiumbatterien diesen Nachteil löst.

Ying Meng erklärte, dass der Arbeitsprozess von Lithiumbatterien der Prozess von Lithiumionen ist, die von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode schwingen. Das Hinzufügen von Graphen zum positiven Elektrodenmaterial kann die Leitfähigkeit des positiven Elektrodenmaterials verbessern, die Entladerate der Batterie erhöhen und die Lade- und Entladerate der Batterie beschleunigen. Das Hinzufügen von Graphen zum negativen Elektrodenmaterial kann die Kapazität zur Aufnahme von Lithiumionen und die Speicherkapazität erhöhen.

„Das Gefühl von Graphen ist, dass es viele Rekorde geschaffen hat. Die mysteriöse Spezialität von Graphen macht die Menschen voller Illusionen über seine Anwendung. “ Ying Meng beschreibt, dass Graphen immer noch das dünnste und stärkste Material der Welt ist. Mit einer Dicke von nur 0,34 nm entspricht die Dicke von 200.000 Graphenschichten ungefähr dem Durchmesser einer Haarsträhne. Es ist härter als Diamanten und 100-mal stärker als der beste Stahl der Welt. Das Material ist fast vollständig transparent und hat eine Lichtdurchlässigkeit von über 97%, die voraussichtlich bei der Herstellung einer neuen Generation von elektronischen Hochleistungsgeräten verwendet wird.

Gegenwärtig arbeitet das Team von fast 40 Mitarbeitern des Unternehmens an der Entwicklung und Anwendung der nachgeschalteten Industriekette für Graphen. Gleichzeitig gibt es mehr als zehn Produkte. Berichten zufolge hat Graphen ein beispielloses Potenzial in den Bereichen Elektronik, Luft- und Raumfahrt, Militär, neue Energie, neue Materialien usw .: Mit den hervorragenden elektrischen Eigenschaften von Graphen wird es das neue Material sein, das das Potenzial hat, Silizium zu ersetzen Ultra-Mikro-Transistoren. In Zukunft wird die Geschwindigkeit von Computern voraussichtlich um das 10- bis 100-fache steigen. Seine leichten und robusten Eigenschaften sind die erste Wahl für die Herstellung von ultraleichten Körperschutz- und ultraleichten Flugzeugmaterialien. Mit Hilfe der Nanotechnologie kann Graphen zu einem DNA-Sensor verarbeitet werden. Es wird verwendet, um die Rotation und Positionsstruktur von DNA-Strängen zu erfassen und einen neuen Weg für die Genomsequenzierungstechnologie zu eröffnen. Graphen kann auch zu antibakteriellen Materialien verarbeitet werden, während es sterilisiert, ohne die Zellen zu beschädigen.

1 bis 500 Tonnen Durchbrüche

Graphitplatten schälen Graphen-Mikrochips ab und besiegen die Industrialisierung

Anfang März dieses Jahres ging ich zum ersten Mal nach Guangdong, um die Zusammenarbeit mit einem Batterieunternehmen zu besprechen. Ying Meng verwendete nur ein Fass mit 180 Gramm Graphen-Mikrochip-Proben, um die Tür der Zusammenarbeit ohne Anstrengung zu öffnen. Als ich die Probe des Fasses sah, war die für Guangdong verantwortliche Person zu dieser Zeit "fassungslos". Ich habe nicht darauf gewartet, dass Ying Meng es vorstellt, und um Zusammenarbeit gebeten.

„Verglichen mit dem Labor in Einheiten von 1 Gramm ist diese Fassprobe zweifellos astronomisch. Die große Produktionskapazität ist der wichtigste Faktor, der die Zusammenarbeit zwischen den beiden Parteien fördert. “ Ying Meng ist der Ansicht, dass "ein qualitativ hochwertiger und kostengünstiger Makroproduktionsprozess der Schlüssel für die derzeitige Industrialisierung und den Eintritt von Graphen in das Anwendungsfeld ist".

Gegenwärtig erreicht die jährliche Graphenproduktion der Jianhua Industrial Group 500.000 Gramm, und die Graphenproduktionslinie mit einer jährlichen Produktion von 100 Tonnen wird Ende Mai ebenfalls in Produktion gehen. Die Leistung gehört zu den besten der Branche. Gleichzeitig hat die Produktionslinie der zweiten Phase des Unternehmens mit einer Jahresproduktion von 500 Tonnen die Planungsarbeiten für den Produktionsprozess abgeschlossen und plant, noch vor Jahresende mit dem Bau in Caofeidian zu beginnen.

Wie kann Graphit zu Graphen werden? "Da die Kraft zwischen der Graphitplatte und der Schicht schwach ist, wird der größte Teil unseres üblichen Graphens von der Graphitplatte abgezogen." Meng Ying sagte, dass das Verfahren zum Herausragen von Graphen mit Klebeband offensichtlich nicht für die industrielle Produktion geeignet sei. Gegenwärtig gibt es hauptsächlich Graphen-Chargenherstellungstechnologien wie chemische Gasphasenabscheidung, Redoxmethode und pyrolytische Siliciumcarbidmethode, aber nur wenige Unternehmen auf der Welt können industrielle Produktion betreiben.

Seit Anfang 2009 versucht Ying Meng, Graphen zu kennen und herauszufinden, warum die vorhandene Aufbereitungstechnologie keine Energie erzeugt. Nach mehreren Jahren der Forschung entwickelte sein Team einen einzigartigen Ansatz, der auf der Redoxmethode basierte, änderte die vorhandene Zubereitungstechnologie und entwarf die Produktionstechnologie und -ausrüstung mit unabhängigen Rechten an geistigem Eigentum, wodurch die Massenproduktion Wirklichkeit wurde.

Er warf einen Blick auf A4-Papier und sagte: "Der Graphitblock hat eine Schichtstruktur wie dieses Krepppapier. Nach der vorherigen Verarbeitungsmethode kann der Abstand zwischen Papier und Papier vergrößert werden, aber jedes Papier wird auch nahe sein das Papier der oberen und unteren Schicht, und es ist schwierig, sich von einem Stück Papier abzuziehen. Einige von ihnen sind zusammengebunden, und einige von ihnen sind zusammengedreht, und die Wahrscheinlichkeit, einen Mikrochip von 5 oder weniger zu bilden, ist gering . ”

Wenn die Grundursache gefunden ist, ist das Problem behoben. "Der Schlüssel ist, jedes Stück Papier gleichmäßig vom Papier zu verteilen." Ying Meng sagte, wenn die ursprüngliche Methode darin besteht, mit einem Messer zu schneiden, ist das neue Verfahren eher so, als würde man einen Sprengstoff zwischen jedes Stück Papier legen. "Alle" Dynamite "arbeiten gleichzeitig zusammen, so dass ein Stück Papier gleichmäßig in verstreute Papierstücke gebraten wird.

"Wenn das gestrahlte Papier zu nahe ist, wird es wieder zusammengeführt, sodass es aufgegeben wird." Ying Meng sagte, dass dieses Problem durch chemische und physikalische Methoden gelöst werden kann, so dass jedes kleine Stück Papier seine Wiedervereinigung verliert. Leistung, werden Sie ein unabhängiges Individuum, auch wenn Sie nahe kommen, können Sie nicht wieder vereinen.

In dieser Hinsicht fühlt sich Ying Meng gut an: "Es klingt sehr einfach. Um einen Durchbruch in der Produktion von 1 Gramm auf 500 Tonnen zu erzielen, wurde unser Lichtvorbereitungsprozess in fünf Jahren für acht Generationen aktualisiert. Wir möchten eine bessere Schichtung erreichen." Der Effekt, die Materialauswahl und die Geräteeinstellung in jedem Schritt des Prozesses werden hunderte Male getestet, so wie Shennong das Gras geschmeckt hat. "

Reduzierung von 800 Yuan auf 25 Yuan

Vom Goldpreis bis zum Kohlpreis bleibt die Goldqualität erhalten.

"Was wir tun müssen, ist zu versuchen, Graphen vom Goldpreis auf den Kohlpreis zu senken, aber dennoch die Goldqualität beizubehalten." Ying Meng sagte, dass Graphen nur durch die Reduzierung der Produktionskosten in verschiedenen Bereichen häufiger eingesetzt werden kann. Andernfalls wird Graphen nicht industrialisiert. "Zum Beispiel ist die Graphenbatterie wirklich gut, aber wenn der Preis das Dutzendfache des Preises der Lithiumbatterie beträgt, wer wird sich dann für den Kauf entscheiden, selbst wenn die Leistung ausgezeichnet ist?"

"Nach der Fertigstellung der 100-Tonnen-Produktionslinie Ende Mai werden die Kosten für von uns hergestellte Graphen-Mikrochips auf 1 Gramm 25 Yuan gesenkt, was weit unter dem Marktpreis von 800 Yuan pro Gramm liegt." Meng Ying glaubt, dass die Kosten stark reduziert werden, was Graphen den Kostenvorteil einer Teilnahme am Marktwettbewerb verschafft.

Wie können die Kosten für Graphen gesenkt werden? "Kostensenkung wird hauptsächlich durch technologische Verbesserungen erreicht." Meng Ying sagte, dass, um die jährliche Produktion von Hunderten von Tonnen zu erreichen, solange eine Produktionslinie realisiert werden kann und die ursprüngliche technische optische Ausrüstung Zehntausende sein wird, nur diese. Es ist notwendig, Milliarden von Dollar zu investieren, ganz zu schweigen von der Abschreibung der Ausrüstung, den Gehältern der Mitarbeiter und anderen Ausgaben. Darüber hinaus spielt das Rohstoff-Screening bei Rohstoffen im Wert von Hunderten von Dollar anstelle von Zehntausenden von Dollar eine wichtige Rolle bei der Kostensenkung.

Als Beispiel verwendete er die 18650-Batterie von Tesla-Elektrofahrzeugen. Nach der Berechnung von 25 Yuan pro Gramm Graphen benötigt jede Batterie etwa 1,2 Gramm Graphen, und die Kosten betragen 30 Yuan. Dies unterscheidet sich nicht allzu sehr vom Preis gewöhnlicher Lithiumbatterien. Groß. Die Lebensdauer der Graphenbatterie beträgt jedoch das 10.000-fache, was dem 10-fachen der herkömmlichen Batterie entspricht. Zehn herkömmliche Batterien können die Lebensdauer einer Graphenbatterie erreichen, und der Preis der Graphenbatterie wird als niedriger berechnet.

"25 Yuan sind weit davon entfernt, die Kostengrenze zu erreichen. Mit zunehmender Forschungs- und Entwicklungstiefe und der Verbesserung des Vorbereitungsprozesses werden die Kosten immer niedriger. Unser Ziel ist 1 Gramm oder sogar weniger." Ying Meng ist nüchtern. Das Verständnis, dass je niedriger der Preis für Graphen, desto größer die Nachfrage und der Anstieg der Nachfrage, wird auch die Ausweitung der Industrieskala fördern, was ein tugendhafter Kreislauf ist.

"Während wir die Kosten senken, müssen wir auch die Qualität von Graphen sicherstellen, damit Graphenmaterialien wertvoller werden." Ying Meng erklärte, dass die spezifische Oberfläche ein wichtiges Kriterium für die Bewertung der Qualität von Graphenprodukten sei. Die spezifische Oberfläche von Graphen ist größer. Je höher die Einzelschichtrate ist, desto besser ist die Qualität.

Die Instabilität der Graphenqualität wirkt sich auch auf die Leistung nachgeschalteter Industriekettenprodukte aus. Zum Beispiel sagte Ying Meng: „Zum Beispiel haben verschiedene Graphen-Chargen einen großen Unterschied in der spezifischen Oberfläche. Wenn sie zu Graphenbatterien verarbeitet werden, beträgt ein Teil der Kapazität das 1,1-fache der Kapazität herkömmlicher Lithiumbatterien, einige das 1,3-fache und einige sogar mehr. Dies wird die Leistung von Elektrofahrzeugen beeinträchtigen. "

„Das mit unserer Technologie hergestellte Graphen-Primärprodukt hat eine spezifische Oberfläche von etwa 550 Quadratmetern pro Gramm und das höchste Testergebnis kann etwa 1000 Quadratmeter erreichen.“ Laut Ying Meng ist durch die Kontrolle der Rohstoffqualität und des Produktionsprozesses die Anzahl der vom Unternehmen hergestellten Graphenschichten unter 5 Schichten stabil.

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