Warum ist eine Graphenbatterie nicht praktikabel?

Graphen wird in Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren, Lithium-Schwefel-Batterien, Brennstoffzellen und Solarzellen verwendet. Es ist eine unbestreitbare Tatsache, dass immer technische Durchbrüche erzielt wurden. Warum wurden bisher keine praktischen Produkte auf dem Markt gesehen?

Man kann mit Recht sagen, dass Graphen derzeit das dünnste und härteste Nanomaterial der Welt ist. Seine Elektronenmobilität übersteigt bei Raumtemperatur 15000 cm² / Vs und ist höher als die von Kohlenstoffnanoröhren oder Siliziumkristallen. Der spezifische Widerstand beträgt nur 10E-8Ωm, was besser ist als Kupfer oder Silber, das Material mit dem niedrigsten spezifischen Widerstand der Welt. Sollte die Anwendung seiner hervorragenden Eigenschaften einen Unterschied machen?

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Entschuldigung, die Dinge laufen nicht gut. Als Antwort auf die Frage, wie Graphen den Status Quo durchbricht und Energierohstoffe und den Morgenmarkt vermietet, werde ich die Art und Weise ändern, um einige Missverständnisse über die Anwendung von Graphen auf Energie zu klären.

Kann die Graphenbatterie zunächst 10 Minuten lang aufgeladen und 1.000 Kilometer lang betrieben werden? Derzeit nicht verfügbar.

Zweitens gibt es nur zwei Bereiche, in denen Graphen in Lithium-Ionen-Batterien am wahrscheinlichsten eine Rolle spielt: die direkte Verwendung in Anodenmaterialien und in leitfähigen Additiven.

Drittens, was sind die wahrscheinlichsten Eigenschaften von Graphen in Superkondensatoren?

1. Eine große Oberfläche trägt zu einer hohen Energiedichte bei;

2. Ultrahohe Leitfähigkeit, die zur Aufrechterhaltung einer hohen Leistungsdichte beiträgt;

3. Eine reichhaltige chemische Struktur ist vorteilhaft, um Tantalkondensatoren einzuführen und die Energiedichte zu erhöhen.

4. Spezielle elektronische Struktur optimiert das Verhältnis zwischen Struktur und Leistung.

Viertens zeigen theoretische Berechnungen, dass bei Verwendung einer einzelnen Graphenschicht die H2-Adsorptionskapazität 7,7 Gew .-% erreichen kann, was die Anforderungen des US-Energieministeriums (MOE) an die von Kraftfahrzeugen benötigte Wasserstoffenergie (6 Gew .-%) vollständig erfüllt. .

Fünftens liegt der Graphen-Superkondensator in CRRC nicht zu weit über dem aktuellen Stand der Technik. Die durchschnittliche Batteriekapazität von 18650 kann bei 3100 mAh liegen, sodass die Energiedichte bei etwa 700 Wh / l liegt. Wenn der Superkondensator keine 200 kW / kg erreicht, besteht keine Möglichkeit, die Lithiumbatterie auszutauschen.

Sechstens gibt es überhaupt keine "Graphenbatterie"? Die sogenannte Graphenbatterie besteht nicht aus einem Graphenmaterial für die gesamte Batterie, sondern ein Graphenmaterial wird für die Elektrode der Batterie verwendet, so dass es nicht angebracht ist, sie als "Graphenbatterie" zu bezeichnen.

Bevor wir uns mit dem Thema der Anwendung von Graphen auf verschiedene Energieprodukte befassen, betrachten wir zunächst Chinas „alte Nachrichten“ über Graphen-lithiumbatterien - ein Mobiltelefon namens Trailblazer α, das 2015 von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Chongqing Green eingeführt wurde. Das Forschungsinstitut für intelligente Technologien und das Ningbo-Institut für Materialtechnologie und -technik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben neue Materialien wie Graphen-Touchscreens, Batterien und wärmeleitende Filme entwickelt. Der Touchscreen von Mobiltelefonen ist nicht vergilbt, die Farbe ist wahr, rein und die Transparenz ist besser als beim herkömmlichen Bildschirm. Nun, die Laderate des Mobiltelefons wird um 40% erhöht, die Akkulaufzeit wird um 50% verlängert und die Energiedichte des akkus wird ebenfalls um 10% erhöht.

Daraus ist ersichtlich, dass, obwohl die Elektrode, die Graphenmaterial verwendet, die Batterielebensdauer und die Batterieladegeschwindigkeit erheblich verbessert, die hohe spezifische Oberfläche des Graphenmaterials selbst nicht mit dem gegenwärtigen technischen System der Lithiumionenbatterieindustrie kompatibel ist. Die Energiedichte verdoppelte sich theoretisch nicht, nur um 10%.

In der Tat ist die aktuelle Information, dass Graphenbatterie-Tantalkondensatoren die Kapazität um mehr als 30% erhöhen können, äußerst gering, da es keinen Reaktionsmechanismus, keine spezifischen Daten oder Produktanalyseergebnisse gibt. Wir sehen jedoch nur, dass die Energiedichte nicht verdoppelt werden kann. Es wird behauptet, dass die Eigenschaften wie die spezifische Oberfläche "mit dem System des Standes der Technik nicht kompatibel" sind und zu willkürlich sind. Die eigentliche Verfolgung geht immer noch auf den vorherigen Artikel zurück, der in meinem Artikel erwähnt wurde. Es gibt nur zwei Arten von Graphenmaterialien für die Oxidation und Deuterierung, aber wir haben mehr als 200 Arten von Kombinationen, einschließlich: Porenpulver und Flockenpulver, die sehr häufig verwendet werden. Wie kann die Lithiumbatterie verbessert werden? Denken Sie daran, dass Lithium-Ionen-Batterien eine "System" -Lösung sind, die nicht aus einer einzigen Komponente zerlegt werden kann.

Ich bin immer noch optimistisch, dass Superkondensatoren Lithium-Ionen-Batterien ersetzen können, aber wer weiß? Wir arbeiten hart daran, die Energiedichte von Superkondensatoren auf nahezu Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen, aber die Lithium-Ionen-Batterieindustrie wird nicht über Nacht aufgebaut. Beide Leistungsverbesserungen haben eine positive Bedeutung.

In den letzten sechs Monaten haben Experten mehrere Gründe genannt, warum es schwierig ist, Graphen auf Lithium-Ionen-Batterieanwendungen anzuwenden, darunter:

A. Kostenprobleme. Traditioneller leitfähiger Ruß und Graphit werden in Tonnen verkauft (eine Tonne Zehntausende Yuan). Kann auf der Grundlage des vom Gramm verkauften Graphens auf diesen Preis reduziert werden? Das zu diesem Zeitpunkt verwendete Material ist ein Graphit-Mikrochip (möglicherweise mehrere zehn Schichten), bei dem es sich nicht um eine einzelne Schicht oder mehrere Schichten Graphen handelt.

B. Prozesseigenschaften nicht kompatibel sind. Das heißt, die spezifische Oberfläche von Graphen ist zu groß, was viele Prozessprobleme beim Dispergieren und Homogenisieren der vorhandenen Lithiumionenbatterie mit sich bringt.

C. Wenn Graphen die negative Elektrode theoretisch höchstens doppelt so groß ist wie die Kapazität einer Graphitanode (720 mAh / g), warum nicht Silizium verwenden?

D. Graphen kann als leitfähiges Mittel verwendet werden, um ein schnelles Laden und Entladen zu fördern. Theoretisch kann die Geschwindigkeitsleistung verbessert werden, und wenn Graphen mit dem elektrodenaktiven Material entfaltet wird, blockiert es den Durchgang der Lithiumionendiffusion.

Graphen existiert nicht alleine und muss in Form eines Verbundmaterials vorliegen, auch für die positive Elektrode, die negative Elektrode und den Separator.

Ich sage oft: "Sitzen ist schlimmer als Sitzen." Hier ist meine Meinung zur Anwendung von Graphen in der Energie:

Erstens hat Graphen als wichtiges neues Material breite Anwendungsaussichten in vielen wichtigen Bereichen wie Smartphones, neuen Displays, Lithium-Ionen-Batterien, Solarphotovoltaik und anderen elektronischen Informationsindustrien. Derzeit befinden sich Graphenmaterialien in den oben genannten Bereichen noch in einem frühen Stadium der industriellen Anwendung. Es muss noch viel Arbeit in großem Maßstab geleistet werden.

Zweitens sollte die großtechnische Anwendung von Graphenmaterialien in der Informationstechnologiebranche der nächsten Generation eng mit der nachgelagerten Nachfrage verknüpft werden, wobei der Schwerpunkt auf der Gesamtplanung der Materialforschung und -entwicklung, dem Produktdesign und den Herstellungsprozessen sowie auf der Erstellung eines neuen Modells für Graphenmaterialien liegen sollte Industrieökologie zur Schaffung von Nachfragetraktion und Synchronisation. F & E und eng gekoppelte industrielle Entwicklungsmodelle fördern die frühzeitige Anwendung von Graphenmaterialien im Bereich der Energietechnologien der neuen Generation.

Zusammenfassung: Graphen wird nur zur Wärmeableitung verwendet. Tatsächlich ist seine Anwendung selbst nicht durchgebrochen. Wenn es nicht von Huawei hergestellt wird, ist es möglicherweise jedem egal. Alle sollten nach zehn Jahren wieder darüber sprechen. Sonst wird es wie das Fulleren dieses Jahres sein.

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