揭秘东旭光电“烯王”石墨烯锂电池的量产指数

第一电动网 李兴黄

2016年7月8日,东旭光电在北京钓鱼台发布了“烯王”石墨烯基锂电池,再次将石墨烯电池推向风口浪尖。

东旭光电在北京钓鱼台发布石墨烯基锂电池

东旭光电在北京发布石墨烯基电池

2004年,英国曼彻斯特大学的安德烈盖姆教授发现了石墨烯这一材料,并因此获得2010年诺贝尔物理学奖。从此,石墨烯开始成为行业热潮,据统计,截止至2015年,全球有近300家企业在研究石墨烯,市场份额高达2440万美元。而且,据中国石墨烯产业联盟预计,在2020年石墨烯产业份额将达到2000亿美元。

东旭光电布局石墨烯产业

东旭光电正是这三百家中的一家,东旭光电全称东旭光电科技股份有限公司,成立于1992年。东旭光电股本总额26.62亿,下属3个全资子公司,3个控股子公司,3个控股孙公司,托管三家5代玻璃基板、一家PDP玻璃基板、盖板玻璃生产企业,是国内最大的集液晶玻璃基板装备制造、技术研发及生产销售于一体的高新技术企业。

2016年3月8日,东旭光电收购上海碳源汇谷新材料科技有限公司。碳源汇谷是一家专业从事石墨烯研究的公司,目前开发的石墨烯制备技术具有单层率高、成本低、环境友好及完全自主的知识产权等优点,能够实现年产高品质氧化石墨烯/石墨烯3吨。东旭光电借此开始布局石墨烯产业,近日发布的“烯王”就属于石墨烯在电池上的一种应用。

石墨烯目前在电池上主要有三个应用方向:一是双电层超级电容器,这个应该不算电池,因为它是物理式的储电容器,没有化学反应;二是作为导电剂在锂电池中应用;三是用作电池上的电极材料。

东旭光电的“烯王”石墨烯基锂电池的实用性

东旭光电这次发布的“烯王”石墨烯锂电池就属于第三种,将石墨烯应用在电池的电极上。因为锂电池的正极和负极都是层状物的结构,在一定的外界条件下,能形成从正极到负极的迁移。而石墨烯是一个单层的碳原子环状结构,本身的化学物理性质决定使它不能作为锂电池单独的电极材料,只能和其它材料做成复合电极使用。所以烯王只是将石墨烯改性磷酸铁锂应用到传统的磷酸铁锂电池上,改变了其正极的材料。

石墨烯结构

石墨烯的二维环状结构

对于这种应用,清华能源互联网研究员刘冠伟表示:“石墨烯是一个电子导电性能很强的材料,但是锂电池最需要的不是电子导电,而是离子导电,所以单纯的改变电极的导电速率其实只能提升充放电效率,对于提减小发热和电池容量上其实没有提升。”

而东旭光电在宣传的时候也只是提及了“烯王”15分钟的充放电速度、高低温适应性、3500次的循环寿命等技术特点。相对于之前其它国内外宣传的10分钟80%电量的石墨烯锂电池,还是有非常大进步的,因为锂电池越到后面充电会越慢,这也是为什么所有的手机厂商都只会宣传多少分钟充到80%,不宣传充满的原因。而在寿命方面,表现最好的磷酸铁锂电池极限也就2000次左右。东旭光电在几个方面还是做了非常的突破。

东旭光电“烯王”石墨烯基锂电池的量产可能性

但是东旭光电对现今动力电池最为关键的续航容量、充放电温度等并没有提及。所以“烯王”石墨烯锂电池有一定的实用价值,但在目前充电网络尚未成型的情况下,续航里程才是王道。而且最为关键的动力电池充放电高温安全上并没有改进,所以目前东旭光电的石墨烯锂电池并不能满足现今动力电池最为急切的需求。

而“烯王”想要实现量产,还需要解决成本和配套的问题,虽然下属的上海碳源汇谷公司能够实现较低成本的石墨烯制备,解决成本问题。

但是就算解决了成本的问题,影响充电效率的还有充电桩和BMS(电池管理系统)。目前,最好的电动汽车应该是特斯拉了,国内很多汽车用的电池不比特斯拉的松下电池差。但是就是做不到特斯拉的水平,原因就是在BMS上,如果改变充电速率,就必须更换新的BMS系统,用来适应新的电池充电曲线。还有充电桩的功率也需要改变,随之而来需要更改的东西非常多,开发成本会很高。

所以,虽然东旭光电的“烯王”石墨烯锂电池有它的产业价值,但并不是目前急需的,而且还需要有一系列配套企业的配合,衍生开发成本巨大,产业化价值较低,短时间不太可能实现大规模的量产。

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