石墨烯電池

石墨烯電池，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。美國俄亥俄州的Nanotek儀器公司利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性，開發(fā)出一種新的電池。

新型石墨烯電池實(shí)驗(yàn)階段的成功，無疑將成為電池產(chǎn)業(yè)的一個新的發(fā)展點(diǎn)。電池技術(shù)是電動汽車大力推廣和發(fā)展的最大門檻，而電池產(chǎn)業(yè)正處于鉛酸電池和傳統(tǒng)鋰電池發(fā)展均遇瓶頸的階段，石墨烯儲能設(shè)備的研制成功后，若能批量生產(chǎn)，則將為電池產(chǎn)業(yè)乃至電動車產(chǎn)業(yè)帶來新的變革。

由于其獨(dú)有的特性，石墨烯被稱為“神奇材料”，科學(xué)家甚至預(yù)言其將“徹底改變21世紀(jì)”。曼徹斯特大學(xué)副校長ColinBailey教授稱：“石墨烯有可能徹底改變數(shù)量龐大的各種應(yīng)用，從智能手機(jī)和超高速寬帶到藥物輸送和計算機(jī)芯片。”

鉛酸電池

鉛酸電池（VRLA），是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。一個單格鉛酸電池的標(biāo)稱電壓是2.0V，能放電到1.5V，能充電到2.4V；在應(yīng)用中，經(jīng)常用6個單格鉛酸電池串聯(lián)起來組成標(biāo)稱是12V的鉛酸電池，還有24V、36V、48V等。

提起電動車電池，大家耳熟能詳?shù)臒o外乎這三種電池，鉛酸電池、鋰電池以及近幾年比較火的石墨烯電池。那么，你認(rèn)為當(dāng)新國標(biāo)正式實(shí)施后，未來電動車會選擇哪種電池？對于這個問題，我們先來看看每種電池的特點(diǎn)。

鉛酸電池主要由管式正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、電池槽、電池蓋、極柱、注液蓋等組成。其電極是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸的水溶液。主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價格便宜，缺點(diǎn)是比能低、使用壽命相對較短和需要經(jīng)常維護(hù)。不可否認(rèn)，以目前市場來看，鉛酸電池占據(jù)著主導(dǎo)地位。

一般來說，鋰離子電池主要包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液四個組成部分。正極材料一般都是一些富鋰的層狀化合物，目前常見的商用正極材料主要有鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）以及三元材料（LiMnxCo1-x-yNiyO2）等。與鉛酸電池相比，鋰電池相對輕巧，攜帶方便，能量密度更高，而壽命相對要長很多，但是價格更貴，穩(wěn)定性差。

所謂的石墨烯電池，可以理解為我們平時說的黑金電池，其是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動的特性，開發(fā)出的一種新能源電池。作為目前最薄、最堅硬、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料。同時，石墨烯聚合材料電池的重量僅為傳統(tǒng)電池50%，成本將比鋰電池低77%。從性能來看，全石墨烯鋰電池充電一次，耗時也不超過10分鐘。（一般行業(yè)都是直接將電極摻雜的石墨烯的石墨基儲能材料直接統(tǒng)稱為石墨烯電池，并非全石墨烯）

從特點(diǎn)來看，石墨烯電池的綜合性能是最好的，但是為什么沒有成為主導(dǎo)呢？石墨烯在電池上的應(yīng)用，主要是和硅結(jié)合在電池負(fù)極里面代替原來的石墨，這樣可以提升電池的整體容量和充電速度，但性能提升效果有限。另一方面雖然目前，很多企業(yè)都推出過黑金電池，但是大多在這一領(lǐng)域處于探索的階段，而其價格又相對較高，所以這也是其得不到重大應(yīng)用的原因之一。另外，石墨烯污染較為嚴(yán)重，墨烯生產(chǎn)需要用到大量的硫酸，處理也很麻煩。簡單來說，第一，價格；第二，技術(shù)；第三，處理麻煩。

我們再看新國標(biāo)的出臺，其對電動自行車速度、重量等都有明確的規(guī)定，這意味著大型鉛酸電池將逐漸失去市場，而小型鉛酸電池短時間內(nèi)會迎來一定的發(fā)展。但隨著環(huán)保整頓的推進(jìn)，鉛酸電池還會出現(xiàn)向鋰電池過渡的情況，而鋰電車必然會迎來一波爆發(fā)期。又有人會說了，石墨烯電池呢？雖然石墨烯電池?fù)碛泻芏嚆U酸電池和鋰電池沒有的優(yōu)點(diǎn)，但是，其想成為主導(dǎo)，其技術(shù)必須得到突破性的發(fā)展。因此，我個人更看好小型鉛酸電池和鋰電池在未來新國標(biāo)電動車上的應(yīng)用。

與鉛酸電池相比，鋰電池的平均電壓更高，其能量密度高，換言之，同等大小的電池，鋰電池容量更多。另外，鋰電池相對輕巧，攜帶方便，而壽命相對要長很多。此外，鋰電池的高低溫適應(yīng)性更強(qiáng)，受溫度影響因素較小，且更加綠色環(huán)保。

當(dāng)然，鋰電池也有三個缺點(diǎn)，其安全穩(wěn)定性相對而言比較差，要是操作不當(dāng)，很容易發(fā)生爆炸的風(fēng)險。另外，鋰電池不能大電流放電且生產(chǎn)要求條件高，成本更高。

而與鋰電池相比，鉛酸電池的價格相對便宜，大眾更容易接受。此外，鉛酸電池的高倍率放電性能更好。最重要的是鉛酸電池回收價格比鋰電池更高。

不過，鉛酸電池也有自己的缺點(diǎn)，比如重金屬容易造成環(huán)境污染；與鋰電池相比，鉛酸電池能量密度更低；而且其使用壽命不及鋰電池。

雖然，鋰電車有很多優(yōu)勢，但以目前而言，鉛酸電動車為主，其主要的因素是技術(shù)的不完善，雖然一些鉛酸巨頭和電動車巨頭都開始研發(fā)鋰電產(chǎn)品，但是作為一項新涉足的領(lǐng)域，很多企業(yè)目前都在不斷摸索和探索之中，而初期的產(chǎn)品往往可能無法達(dá)到成熟的地步。