特斯拉聚焦下一代电池革新 石墨烯材料或成行业突破方向

上海证券报 刘重才 陈晓力

特斯拉CEO马斯克在接受英国汽车杂志采访时表示,目前正在研究高性能电池,特斯拉汽车很快将能行驶805公里,相比目前增长近70%。特斯拉对电池技术的革新,将引发市场对提升锂电池能量密度材料的关注。石墨烯具有高导电性和良好的柔韧性,是柔性储能器件的理想候选材料之一。石墨烯复合材料用作锂离子电池负极材料可大幅提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能。目前国内高校和研究机构已进行石墨烯材料的研究工作,部分企业开始推进石墨烯负极材料的产业化进程。

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特斯拉Model S电动汽车

对于锂电池而言,电极材料是决定其能量密度的关键因素。目前锂电池负极材料的主要种类有天然石墨(59%),人造石墨(30%),中间相炭微球(8%)及其他类型(3%),石墨类负极材料仍然占据主流地位。由于现有技术限制,当前主流负极材料(如人造石墨、中间相碳微球等)并不能大幅提高锂电池能量密度,负极材料市场急需高效的新型材料。

公开资料显示,近年来石墨烯等新型负极材料的研发与应用,开始受到业内的关注。石墨烯是一种新型材料,是已知材料中最薄的一种。由于它的电阻率低,电子迁移的速度极快,表面积大和电性能良好,被科学家认为是锂离子电池的理想电极材料。

研究证明,将石墨烯应用于锂离子电池负极材料中,可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能。石墨烯可阻止复合材料中纳米粒子的团聚,缓解充放电过程中的体积效应,延长材料的循环寿命。粒子在石墨烯表面的附着,可减少材料形成SEI膜过程中与电解质反应的能量损失。

近年来,国内高校和研究机构进行了石墨烯材料的研究工作,企业也开始推进石墨烯负极材料的产业化进程。2011年11月,常州第六元素材料科技股份有限公司成立,将生产用于锂电池负极材料的石墨烯。2012年4月,大连丽昌新材料有限公司建成了全自动石墨烯负极材料生产线,年产能达300吨。机构预计,随着石墨烯技术的突飞猛进,石墨烯的特性将提升锂电池的能量密度,进而解决电动汽车的续航里程问题。

上市公司中,金路集团(000510)去年12月曾与中科院金属所签署《技术开发合同》,双方决定在“石墨烯材料及其应用技术与产业化技术研发”方面继续展开合作。金路集团3月份曾公告表示,其石墨烯锂硫电池目前正处于基础研发阶段。中泰化学(002092)参股的厦门凯纳官网显示,该公司的石墨烯微片因其优秀的电导和机械性能可用在新一代电动汽车的电池开发上。目前中泰化学研发人员已进驻厦门凯纳,共同推进石墨烯与PVC聚合相关试验。烯碳新材(000511)控股的奥宇石墨集团拥有年产4000吨石墨烯负极材料项目,公司今年初通过球型石墨已成功研制出环保动力汽车锂电池,样品已在日本丰田汽车公司投入试验。

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