石墨烯新技术有望大幅提升锂电池容量
一天不到就用完的锂电池是不少人在使用智能手机等电子产品时最大的烦恼。近日，在厦门大学发布的一种基于石墨烯技术的新型添加剂有望解决这一难题。
在当天举行的“石墨烯应用技术研讨会”上，美国蓝石科技与辉锐科技联合发布了这一最新合作成果。这种硅基高能负极材料添加剂可大幅度提升电池容量，且具有很高的稳定性。
锂电池广泛应用在手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴电子设备、电动汽车等众多产品中。正常使用下，一个2500毫安时的锂电池往往撑不过一天，因此业界一直在努力实现电池容量的突破，但锂电池的容量提升在目前已经遇到技术瓶颈。
研讨会上，美国蓝石科技首席执行官赖中平博士在其“大面积石墨烯制备及其在锂电池负极材料应用”的报告中介绍，石墨烯优异的导电性能可以提升电极材料的电导率，进而提升锂离子电池的充放电速度；石墨烯的二维层状结构可以有效抑制电极材料在充放电过程中因体积变化引起的材料粉化；石墨烯还能很好地改善锂电池的大电流充放电性能、循环稳定性和安全性。
他预计，新技术在短期内可实现锂离子电池20%的容量提升，在3－5年内达到容量提升50%的可能性非常大。
除了在容量上的大幅度提升，赖中平说，新技术还能成倍缩短充电时间，可使电动汽车一次充电行使500公里以上，推动电动汽车尽早进入家用。
研讨会由2010年诺贝尔物理学奖获得者康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授主讲。诺沃肖洛夫教授介绍了当前国际上最新的石墨烯应用研究进展，展望了未来石墨烯在电子信息、医药、光电等领域的应用前景。
蓝石科技是全球最早一批专业开展石墨烯技术研究的知名企业，拥有多项石墨烯研究领域专利。辉锐科技是一家国际领先的石墨烯应用开发公司，致力于推动石墨烯在产业和现实生活中的应用。
石墨烯助力动力锂电池 18分钟充满电
我们目前正在研究用以电动汽车的石墨烯电池，希望可以和重庆的相关企业合作。”来自意大利的费瑞博士介绍，意大利在纳米材料石墨烯的研究上很有优势，目前他们在将石墨烯和锂进行组合研发电动汽车电池，现在已经能够在18分钟内就将电池充满，一次充电可以跑600公里，而以前需要12个小时，下一步他们的目标是几秒钟。同时，意大利在制造业等领域也具有很多的优势，希望能结合重庆的发展，和重庆的企业一起合作。
来自意大利布朗多尼阀门有限公司北京分公司的亚太地区销售总监亚历山大，昨日一下飞机就赶到了对接会现场。他说他们公司有50多年的历史，2006年进入中国并投资建厂，以前想来重庆但没有渠道，这次意大利企业组团来重庆高交会，他特地赶了过来，希望能拓展中国西南地区的市场。
100吨石墨烯生产线河北投产
或许有一天，你会把触屏平板电脑三折两叠塞进口袋；用几秒钟将手机充满电，用上半个月不用再充；乘坐超轻型飞机，驾驶轻型汽车，甚至登上人类梦想的上万英里的太空电梯……
所有这些美妙梦想，都来源于一种特殊材料——石墨烯。
“石墨烯是一种以石墨为原料的纳米材料，它是迄今为止世界上已知材料中最轻、最薄、最硬的韧性材料，具有高导电、高强度、高导热、高比表面积等特点。”4月2日，长期关注石墨烯发展的唐山建华实业集团总裁孟英表示，这种超凡的新材料必将在电动汽车、电子信息等多个领域带来革命性变革，有望成为下一个万亿级的产业。
“我们率先研发出一种新的石墨烯制备方法，适用于低成本大批量规模生产。”自去年年底，建华实业在河北省投产首条年产50万克石墨烯生产线之后，目前一条年产100吨的生产线正在紧张组装中，将于5月底正式投产。对于这一令人期待的石墨烯量产技术新突破，孟英感到，它将为新型工业化发展带来巨大空间。
5小时到30分钟的颠覆
破解锂电池充电瓶颈，掀起电动汽车领域革命
充电仅需5小时便可行驶500公里，今年年初，特拉斯在国内的上市可谓是“冬天里的一把火”，掀起电动汽车领域的一场革命。
虽然电池技术向前迈出一大步，但仍存在跑上一会儿需要停下来充5小时电的尴尬，充电时间长依然是锂电池难以逾越的鸿沟。被视为汽车未来发展方向的电动汽车，因为无法解决这道瓶颈难题，多年来一直在推广道路上举步不前。
“这扇大门，将由石墨烯开启。”和很多业内专家一样，孟英非常看好石墨烯在能源领域的应用，公司的科研团队正在进行石墨烯基超级电容和电池的研发。石墨烯电池一旦问世，有望将电池容量增加1.5倍，充电时间缩短至几十分钟。使用石墨烯基超级电容替代电池，充放电时间最短甚至可以达到几秒钟。
“这也就意味着，以后给电动汽车充电比加油时间还短，这将为电动汽车领域带来一场颠覆性革命。”孟英表示，目前他们正在布局石墨烯基电容电池生产线，预计将于今年12月底正式投产。
在唐山建华实业集团生产基地，记者领略了石墨烯的“神奇”——虽然与石墨同出一源，却与我们平时所见的铅笔芯相差甚远，石墨烯微片更像是棉花一样的黑色絮状物，它薄如蝉翼、轻若鸿毛，仅仅180克就能盛满一个容量50升的白色塑料桶。
孟英解释说，石墨烯电池之所以充放电速度快、储能大，就是利用了石墨烯材料的高比表面积、高导电特性，石墨烯材料的导电性能是铜的10至100倍。传统锂电池如果快速充放电，必然导致电流增大，而电流过大会引起电池发热而缩短使用寿命，甚至引发爆炸。利用石墨烯的特性将其添加到锂电池的正负极材料中，有望解决这一弊端。
孟英解释说，锂电池的工作过程，就是锂离子从正极到负极往返摆动的过程。把石墨烯添加到正极材料中，可以提高正极材料的导电能力，增加电池的放电倍率，加快电池的充放电速度。把石墨烯添加到负极材料中，则可以提高容纳锂离子的能力，增加储电容量。
“石墨烯的轰动，是因为它创造了诸多纪录，石墨烯一系列神秘的特殊性让人们对它的应用充满幻想。”孟英这样描述，石墨烯还是世上最薄、强度最高的材料，它只有0.34纳米厚，二十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径。它比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢材还要高上100倍。该材料几乎完全透光，透光率在97%以上，有望被用于制造新一代高性能电子学器件。
目前，该公司近四十人的团队正在致力于石墨烯下游产业链的开发及应用，同时开发的产品有十几种。据介绍，石墨烯在电子、航天、军工、新能源、新材料等领域有着无比广阔的应用潜力：凭借石墨烯优良的电学性能，它将是最具潜力取代硅制作超微型晶体管的新型材料，未来计算机的运行速度有望提高10至100倍；其轻盈坚韧的特性，又是制作超轻防弹衣、超轻飞机材料的首选；利用纳米技术还可以把石墨烯制成一种DNA感测器，用来探测DNA链的旋转和位置结构，为基因组测序技术开辟一条新路径；石墨烯还可以制成抗菌材料，在杀菌的同时不损伤细胞。
1克到500吨的突破
石墨片剥离出石墨烯微片，打败产业化拦路虎
今年3月初首次到广东与一家电池企业洽谈合作，孟英仅凭一桶180克的石墨烯微片样品，不费吹灰之力就敲开了合作的大门。看到这桶样品，广东方面负责人当时就“惊呆了”，没等孟英开口介绍就主动要求开展合作。
“与实验室以1克为计量单位相比，这一桶样品无疑是天文数字，具备大规模生产能力是促成双方合作的最重要因素。”孟英认为，“高质量、低成本宏量生产工艺是当前石墨烯实现产业化、进入应用领域的关键。”
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发表于 2013-3-25 09:02
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