石墨烯在电动汽车领域的应用

摘要:石墨烯以其独特的结构、性质及潜在的应用,吸引了无数科学工作者的眼光,已成为材料、化学、物理等众多领域研究的热点。本文就石墨烯在电动汽车领域的应用及发展前景做简单介绍,并分析杭州驰飞超声波设备有限公司研发的新型石墨烯的制备方法。

关键词:驰飞超声波;超声波纳米制备装置;石墨烯;电动汽车


      众所周知,电池技术是电动汽车大力推广和发展的最大门槛, 目前,全球汽车制造商使用的动力电池主要使用锂电池,以特斯拉为代表的镍钴铝酸锂电池(钴酸锂电池)、以比亚迪为代表的磷酸铁锂电池和以日本汽车为代表的锰酸锂电池。这三类电池以钴酸锂电池能量密度最高,但它在高温下也最不稳定;磷酸铁锂电池最稳定,但能量密度最低,现在电动汽车电池产业正处于发展瓶颈期。石墨烯电池的技术突破或能为电池产业乃至电动车产业带来全新变革。

就石墨烯属性来说,作为最薄、最坚硬、导电性最好且拥有强大灵活性的纳米材料,石墨烯可广泛应用于锂离子电池、超级电容器及太阳能电池等储能产品中。石墨烯电池广阔的产业化前景源于其结合了锂离子电池和超级电容电池的优点——功率密度比锂电池高100倍,能量储存密度比传统超级电容高30倍。

但是,使用传统的石墨烯制备法制备石墨烯材料成本高昂,是石墨烯难以产业化的重要成因。2014年,石墨烯在中国市场的价格近十倍于黄金,超过2000元/克,因此,对石墨烯电池而言,通过技术手段缩减成本至关重要。

驰飞超声波经过多年研究,将超声波技术引入石墨烯氧化还原法中制备石墨烯,效果相比单一的氧化还原法显著。驰飞超声波研发的超声波纳米制备装置结合氧化还原法,先采用氧化还原法制备氧化石墨于此同时用声波纳米制备装置分散、乳化处理,然后加入还原剂,再使用超声波纳米制备进行超声波处理剥离得到氧化石墨烯,最后经水合肼还原得到石墨烯。驰飞超声波利用激光粒度仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、激光拉曼光谱仪和四探针测试仪等对氧化石墨和石墨烯的形貌及结构进行表征。将超声波纳米制备装置处理制备的石墨烯和未经超声波纳米制备装置处理制备的石墨烯进行对比,结果表明,超声波纳米制备装置对氧化石墨的减薄和剥离有明显促进作用,有利于氧化石墨的还原,提高了石墨烯的制备效率和质量。

 


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