本文讨论潜在的石墨烯电池储能系统在电动车(电动汽车)。石墨烯有几个优点超过其他商业标准的电池材料,包括被强,轻量级,更丰富。亚博网站下载
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目前用于电动汽车电池
能量存储系统,如电池在电动车(电动车)发挥关键作用,插电式混合动力电动汽车(插电式混合动力车)和混合动力电动汽车(hev)。目前主要的电池类型用于电动汽车、插电式混合动力车,戊肝病毒和能源存储系统包括锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池、超级电容。
其中,最广泛使用的锂离子电池在电动汽车由于其高节能、高功率重量比,高温性能好,每重量和更好的能源比其他能源存储系统相比,这对电动汽车电池是一个极其重要的因素。重量更轻的汽车电池意味着更大的里程与一次充电。
然而,高温,发展在电池操作,生产成本高,回收的相关问题死电池是锂离子电池的主要缺点。因此,关注的焦点已经转移到石墨烯电池作为电动汽车的能量存储系统近年来。
石墨烯是什么?
石墨烯被称为一个二维(2 d)石墨结构,其中一个平层碳原子被组织成一个支持性的蜂窝状晶格。尽管石墨烯可以在几个方面做好准备,plasma-enhanced化学汽相淀积(PE-CVD)是最合适的技术来生产石墨烯。
PE-CVD技术的主要优点包括低操作衬底温度和transfer-free和catalyst-free增长。在PE-CVD,一种特殊的混合的气体,包括二氧化碳、加热等离子体,产生一层石墨烯在铜或镍板。随后,石墨烯板的提取。
石墨烯电池技术和类型
电池技术的数量和类型可以开发基于石墨烯。最有前途的其中包括锂金属固态电池,固态电池,超级电容器,graphene-enhanced铅酸电池、石墨烯钠电池、石墨烯铝离子电池,锂离子电池石墨烯。
石墨烯电池的优点
石墨烯材料高孔隙度和更大的表面亚博网站下载积和极强的和轻量级。此外,这些材料具有还有高收费的能力和灵活亚博网站下载性,是热的良导体,电能,这使他们适合储存能量的物质。
高导电性的石墨烯电极密度增加,加速电池内的化学反应,使更大的权力转移和更快的速度和更少的热量。石墨烯也经历更少的退化与锂同时提供一种改进的性能相比,大幅延长电动汽车电池的寿命。此外,石墨烯电池也比许多其他的有成本效益的和更可持续的电动汽车电池。
实现石墨烯电池的电动汽车
在不同石墨烯电池技术和类型,石墨烯锂离子电池预计将在未来1 - 3年内实现,固态电池在未来4 - 8年,在10年内石墨烯超级电容器。石墨烯钠和石墨烯铝离子电池可以替代锂离子电池更便宜和更容易回收,和钠和铝锂相比,自然更加丰富。
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石墨烯铝离子电池可以成为主要的电动汽车电池未来石墨烯铝电池可以充电快60倍相比,锂离子电池,并持有更多的能量比纯铝细胞。例如,石墨烯铝离子电池可以充电一个AA电池一分钟内coin-cell电池在10秒。
石墨烯电池的局限性
有某些局限性与石墨烯电池尽管好处在电动汽车储能系统。最突出的缺陷是缺乏大规模生产技术制造高质量石墨烯电池。目前,石墨烯的生产1公斤成本范围之间,成千上万的美元,这是更高的生产成本相比,活性炭在每公斤15美元。
此外,石墨烯材料的厚度通常限制在微米,这大大限制了电池的整体能力。亚博网站下载此外,石墨烯电池通常证明可怜的保留能力,极高的第一个周期损失在50%—-60%之间,和低循环效率在高电流密度95% - -98%。
此外,石墨烯不能关掉,因为它缺乏一个能带,这意味着没有地方材料的电子不存在。因此,人造隙必须在石墨烯工程克服挑战。
石墨烯电池电动汽车的潜力
虽然使用石墨烯电池在电动汽车目前是可能的,他们还没有商业化还需要更多的研究来开发大规模生产技术,进一步确定材料的实践能力。几家公司已经表明石墨烯电池用于电动汽车的兴趣。
例如,纳米技术能源最近收到富邦金融控股的资金开发graphene-enhanced电池电动汽车,而Spain-based Graphenano已与中国球员合作开发石墨烯聚合物电池能提供电动汽车最大射程为500公里,充电时间少于5分钟。在未来,石墨烯可以成为发展大规模储能的关键材料,和石墨烯电池仍然是最有前途的电动汽车电池技术。
引用和进一步阅读
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