力合量产石墨烯150吨6元/克,超级电容彻底淘汰锂电池!
来自:MACD论坛(bbs.shudaoyoufang.com)
作者:重仓隔夜
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武进政府门户网报道
无锡第六元素高科技发展有限公司石墨烯项目入驻经发区(图文)
7月13日下午,无锡第六元素高科技发展有限公司石墨烯项目入驻武进经发区签约仪式在管委会大楼举行,经发区管委会主任石旭涌与无锡第六元素公司瞿研博士分别代表双方签订了合作协议,管委会副主任沈涛出席了签约仪式。
无锡第六元素高科技发展有限公司是一家由深圳清华大学研究院投资,专门从事石墨烯材料研究、制备、生产和应用的高科技公司。该公司对本次签约的石墨烯项目充满信心,预计年销售收入6000万元,自正式投产之日起三年内产量达到150吨,成为石墨烯产业的龙头企业。
中青报报道明年第六元素量产10吨石墨烯/年,10吨石墨烯6000万销售收入,相当于每克6元,这样的石墨烯超级电容成本就很低了,完全可以替代锂电池了。
第六元素石墨烯只卖6元一克,远远低于目前5000元一克石墨烯的价格。因为5000元一克的石墨烯太贵了,是无法应用于生产生活中的,但是一旦量产其价格就大幅下降了,因为毕竟其原料是石墨,石墨价格只有几千元一吨,即使石墨烯卖价为600万一吨,净利润也是极高的。
力合参股第六元素股权比例低的原因原来是因为石墨烯的卖价很低,利润不是很高,利润主要集中于石墨烯超级电容器上,而力合直接持有珠海华冠电容器有限公司80%股权,间接持有20%股权。
力合2010年社会责任报告第18页显示华冠电容器全年申请了 5 个专利,进行了科技创新项目“细长型高压铝电解电容器”、“节能灯专用中高压铝电解电容器”、“超级电容器”等项目的立项。 超级电容器立项这么重要的事情力合竟然将其隐藏在了几乎无人看的社会责任报告里,而年报中却只字不提。
力合子公司珠海清华科技园创业投资有限公司已经申请了一种超级电容器的专利
名称: 一种超级电容器
申请(专利)号: CN201020156025.8 申请日: 2010.04.06
公开(公告)号: CN201804715U 公开(公告)日: 2011.04.20
主分类号: H01G9/145(2006.01)I 范畴分类:
分类号: H01G9/145(2006.01)I;H01G9/26(2006.01)I;H01G9/02(2006.01)I;H01G9/042(2006.01)I
申请(专利权)人: 珠海清华科技园创业投资有限公司
力合大股东深圳清华已经申请了超级电容器专利和超级电容器及其制备方法
名称: 超级电容器
申请(专利)号: CN200910107318.9 申请日: 2009.05.15
公开(公告)号: CN101562079 公开(公告)日: 2009.10.21
主分类号: H01G9/155(2006.01)I 范畴分类:
分类号: H01G9/155(2006.01)I;H01G9/058(2006.01)I;H01G9/038(2006.01)I;H01G9/02(2006.01)I
申请(专利权)人: 深圳清华大学研究院
超级电容器专利说明书摘要
【背景技术】
超级电容器是近年来发展起来的一种基于电极/溶液界面电化学过程、专门
用于储能的特种电容器。超级电容器有着法拉级甚至千法拉级的超大电容量,
其能量密度比传统的电解电容器高上百倍,功率密度比二次电池高近百倍,使
用过程中不需要维护和保养,充放电循环寿命长达五十万次以上,是一种理想
的高稳定性、大功率物理二次电源。在小型电子仪表、电动汽车辅助动力、太
阳能/风能发电站以及军事领域均有广泛的应用。
早在1879年H.L.F.Helmhotz就首次提出了双电层的概念并建立了双电层
的物理模型,但直到1954年才由General Electric公司研制出最初的双电层电容
器,又称为超级电容器。20世纪70年代以来,日本、美国、俄罗斯等国家,在
超级电容器方面作了大量研究,其研究开发及产业化过程主要由各大跨国公司
分别开展。日本电器公司、松下公司、村田公司等对超级电容器的研究已达20
多年,各种类型的超级电容器已形成了系列产品。松下公司于1978年研制成功
由活性炭及有机电解质溶液组成的10F,1.6V低电压大容量电容器,其商品名
为“金电容器”(gold capacitor)。日本电器公司也在20世纪初相继推出FA,FZ,
FS,FYH及FYD,FR,FE,FK等系列产品,商品名为“超级电容器”
(Supercapacitor)。此外还有日本NEC和美国ELNA等公司也都致力于超级电容
器的研究开发,并均已开发出了一系列性能优良的产品。
目前限制超级电容器发展的主要问题,是其能量密度仍然较低。超级电容
器的能量密度约为8~20Wh/kg,与锂离子电池(110~160Wh/kg)相比有一个数
量级的差距。这也很大程度上将超级电容器的应用限制在了低能量密度、高功
率输出的辅助动力领域。如何较大幅度地提高超级电容器的能量密度,已经成
为国际上超级电容器研究的热点。
超级电容器的性能首先取决于所采用的电极材料的性能特性。当前应用于
商业化超级电容器产品的电极材料主要有活性炭和金属氧化物。目前商业化活
性炭超级电容器的发展已经较为成熟,其实际容量也已经接近于理论容量,受
限于其物理特性而难以有进一步的提高;以RuO2为代表的贵金属氧化物及水化
物材料虽然具有较高的比容量,但由于其原材料价格极高而难以实用化,以
MnO2为代表的贱金属氧化物材料虽然已实用化,但与活性炭材料相比能量密度
优势并不明显,且循环寿命也仍有待提高。
【发明内容】
基于此,有必要提供一种提高能量密度的超级电容器。
一种超级电容器,包括正极、负极、介于正负极之间的隔膜以及电解液,
所述正极的活性物质为能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中的阴离子的层状结构晶
体材料和多孔炭材料的混合物或复合材料,所述负极的活性物质为能够可逆地
嵌入、脱嵌电解液中的阳离子的层状结构晶体材料和多孔炭材料的混合物或复
合材料。
上述超级电容器利用层状结构晶体材料的层间间隙嵌入、脱嵌离子,大大
提高了电极储存电荷的能力,其能量密度远高于传统多孔炭超级电容器。能量
密度最高可达60Wh/kg,与镍氢二次电池相当,相当于锂离子二次电池的二分
之一。
名称: 超级电容器及其制备方法
申请(专利)号: CN200910107317.4 申请日: 2009.05.15
公开(公告)号: CN101562078 公开(公告)日: 2009.10.21
主分类号: H01G9/155(2006.01)I 范畴分类:
分类号: H01G9/155(2006.01)I;H01G9/058(2006.01)I;H01G9/02(2006.01)I;H01G9/038(2006.01)I
申请(专利权)人: 深圳清华大学研究院
超级电容器及其制备方法专利说明书摘要
【背景技术】
超级电容器是近年来发展起来的一种基于电极/溶液界面电化学过程、专门
用于储能的特种电容器。超级电容器有着法拉级甚至千法拉级的超大电容量,
其能量密度比传统的电解电容器高上百倍,漏电流小近千倍,功率密度比二次
电池高近百倍,不需要任何维护和保养,充放电循环寿命长达50万次以上,是
一种理想的高稳定性、大功率、绿色无污染的物理二次电源。
作为一种新型的储能器件,超级电容器在功率密度、寿命、稳定性等方面
有着显著的优越性,而在能量密度方面也有着巨大的提升潜力。当今社会对高
性能、绿色无污染的新型二次能源的需求日益强烈,在此背景下,超级电容器
的产业化应用前景十分广阔。
与二次电池相比,储能式超级电容器具有两方面的显著优势:一是瞬间大
电流、大功率输出能力强。功率密度(单位体积或单位重量所能输出的功率)
比二次电池高一百倍以上;二是循环寿命及稳定性高。二次电池的循环寿命为
500~1000次,而超级电容器的循环寿命为50万次左右。
超级电容器的应用领域主要由上述两方面的性能特点所决定。小型超级电
容器通常应用于智能仪表、电子产品后备电源、手电筒、电动玩具、相机闪光
灯等;大中型超级电容器则可用于内燃发动机的启动电源、太阳能-LED路灯系
统、电脉冲技术设备(如储能焊机)、电动车的起步、加速、爬坡电源(提高加
速度,保护蓄电池,延长蓄电池使用寿命);高压开关的分合闸操作电源,短距
离交通工具(如电动公交车)等等;在军事方面,超级电容器可用在坦克车、
装甲车等战车上作为辅助动力、解决其低温启动问题,也可用作激光武器所需
的大功率脉冲电源。
总之,由于超级电容器所具有高功率密度的特点,使其适用于需要瞬间大
功率输出的场合;而长达50万次循环/十年以上的寿命和绿色无污染的特性,使
其可以满足长期使用、免维护的要求。在国家政府大力提倡发展新能源,建设
节约型社会等政策背景下,储能用超级电容器的研发及应用必然大有可为。
超级电容器的核心技术在于电极材料和极片的制作工艺。目前超级电容器
的极片制作工艺通常采用单层涂覆式,即在集电极上涂覆直接活性物质浆料。
在单层涂覆式工艺中,活性物质层中需加入较多的粘结剂才可实现与集电极的
牢固结合,然而,粘结剂用量的增加,将导致能量密度的下降。
深圳清华的超级电容器未使用石墨烯的情况下能量密度已经达到了锂电池的二分之一。
前些天的新闻报道“石墨烯投资,风已生水慢起”中提到实验表明,使用石墨烯作为电极的超级电容器能够产生相同体积电容器6倍以上的容量。
美新超级电容用石墨烯基片 充电仅200微秒这篇文章也表达了类似的结论
新的电极由美国维吉尼亚州威廉玛丽学院(CollegeofWilliam&Mary)的RonOutlaw设计。整体由一组与底座垂直的石墨烯基片构成:石墨烯基片只有一个原子厚,由等离子体化学沉积而成;其基座由10纳米厚的石墨制成。Miller形象地称其为“一组600纳米高的土豆片并排站在一起”。实验显示,与原先的多孔化活性炭结构制成的超级电容相比,新电容效率更高,能在更短的时间内完成充电。
研究小组称,这种新型超级电容不但能够取代比其大6倍的传统电容以腾出更多的空间,还能更好地平抑电路中的电压波动。此外,该电容还在一个交流整流滤波电路的测试中获得了成功,而先前由于多孔化活性炭电阻率明显大于金属,超级电容曾一度被认为不能用于交流电路。
下一步他们还将设法使石墨烯薄片更长更平行,以在最大电容量和离子流最小束缚中找到一个平衡点,使超级电容发挥出更好的性能。而随着重量和尺寸逐渐缩小,超级电容还将在航空、航天、军事等更多领域获得应用。
相关研究成果已发表在《科学》杂志上。
韩国成功研制大容量可挠蓄电池这篇文章说
研究组发现,在将氮掺杂石墨烯后,电解液与离子更好地相结合,由此蓄电池的容量比只用石墨烯时增加约3倍左右。
如果韩国的研究结论真实,在将氮掺杂石墨烯后,容量可以再提高3倍,那么石墨烯超级电容器就可以达到9倍于锂电池的能量密度,石墨烯超级电容器将会是神奇的储能技术,可以让汽车瞬间完成充电后跑上一千公里。
原来很多人担心石墨烯5000元一克,应用于超级电容器没人能够用得起,现在我们可以看到量产后的石墨烯价格只有6元一克,因为石墨烯在超级电容器电极中所占的比例只有三十分之一到十分之一,所以完全可以用得起,添加了石墨烯后超级电容器的储存电量大幅增加了。
锂电池的能量密度为120Wh/kg,即1公斤重的锂电池可以储存120瓦时的电能,即0.12千瓦时,也就是0.12度电,而石墨烯超级电容器理论上一公斤可以储存1.08度电,远远高于锂电池。另外石墨烯超级电容器的可充电次数高达50万次到上百万次,高于锂电池数百倍,而且可以瞬间完成充电(仅200微秒)。
假设石墨烯超级电容器每天充电一次,石墨烯超级电容器的寿命将超过一千年以上。
用电作为汽车动力比用汽油可以节约四分之三的费用,据报道新能源汽车充电40度可跑150公里,仅需电费20多元,而如果用汽油则要花费汽油费100多元,可节省80多元,如果汽车每天都跑150公里一年可以节省汽油费近3万元左右,一个石墨烯超级电容器可以使用千年以上,可以节约汽油费3000万元以上,节约的汽油费可以买数十辆宝马汽车。
假设每辆汽车配备一个石墨烯超级电容器,其单价为5万元,可以形成5万亿以上的市场规模,这还未考虑其在风电和太阳能以及军事航天航空等领域的应用前景。
(【财经网专稿】实习记者 刘涛 据中国公安部交通管理局的统计显示,截至今年6月底,中国汽车保有量达到9844万辆,其中私家车保有量达到7206万辆,占汽车保有量的73.2%。) |