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石墨烯涂層技術(shù)突破:鋰電池安全性迎來革命性解決方案

石墨烯涂層技術(shù)突破:鋰電池安全性迎來革命性解決方案
碳豐科技  2025-03-11  |  閱讀:56

美國芝加哥,伊利諾伊大學(xué)最新研究點(diǎn)燃行業(yè)變革美國時(shí)間2023年8月15日,伊利諾伊大學(xué)芝加哥工程學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在《自然·能源》期刊發(fā)表重磅論文,宣布成功開發(fā)出一種新型石墨烯涂層技術(shù),可顯著降低鋰電池?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)通過將鋰鈷氧化物陰極包裹在化學(xué)改性石墨烯層中,有效阻止高溫下氧氣逸出,從而避免電池起火爆炸。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,采用該技術(shù)的電池在200次循環(huán)后容量衰減僅14%,而普通鋰電池在相同條件下衰減達(dá)45%,且?guī)缀鯚o氧氣泄漏。這一突破性成果被業(yè)界視為鋰電池安全技術(shù)的“里程碑式進(jìn)展”。


技術(shù)原理:石墨烯構(gòu)筑“防火屏障”石墨烯涂層技術(shù)的安全性源于其獨(dú)特物理特性。作為僅有一層碳原子厚度的二維材料,石墨烯兼具超高強(qiáng)度、導(dǎo)電性和柔韌性,可緊密貼合電池電極表面。研究負(fù)責(zé)人、材料科學(xué)教授李偉(音譯)表示:“石墨烯層不僅隔絕氧氣滲透,還能均勻分散電極熱量,防止局部過熱引發(fā)的連鎖反應(yīng)?!比荢DI電池研發(fā)部首席科學(xué)家金炫宇評(píng)價(jià)道:“傳統(tǒng)鋰電池在高溫或快充條件下,電解液分解產(chǎn)生的氧氣會(huì)加劇熱失控,而石墨烯涂層如同‘防火墻’,將風(fēng)險(xiǎn)扼殺在萌芽階段?!?/span>


全球企業(yè)加速布局,商業(yè)化進(jìn)程提速科研突破迅速引發(fā)產(chǎn)業(yè)界響應(yīng)。華為2020年已率先將石墨烯基薄膜技術(shù)應(yīng)用于Mate系列智能手機(jī),使電池在60℃極端環(huán)境下仍保持穩(wěn)定,充電速度提升至傳統(tǒng)電池的2倍;三星SDI與劍橋大學(xué)合作開發(fā)的石墨烯涂層NMC陰極材料,已小規(guī)模應(yīng)用于歐洲某知名電動(dòng)車型,熱失控概率降低80%;


國國家電網(wǎng)聯(lián)合清華大學(xué)研發(fā)的改性電池,在北京、上海儲(chǔ)能電站試點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)氧氣釋放量減少90%,預(yù)計(jì)2025年全面推廣。


初創(chuàng)公司Graphensic則將目光投向航空領(lǐng)域,其“零火災(zāi)”電池通過石墨烯隔膜技術(shù)阻止鋰枝晶穿透,已通過美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)安全測(cè)試,計(jì)劃2024年搭載無人機(jī)量產(chǎn)。特斯拉電池研究部門負(fù)責(zé)人近期透露,公司正與多家石墨烯材料供應(yīng)商洽談合作,未來車型有望搭載該技術(shù)。


專家觀點(diǎn):重塑新能源安全標(biāo)準(zhǔn)國際電池協(xié)會(huì)主席約翰·史密斯指出:“石墨烯涂層技術(shù)不僅解決了鋰電池的‘阿喀琉斯之踵’,更通過提升循環(huán)壽命和充電效率,推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)整體升級(jí)?!比欢?,也有業(yè)內(nèi)人士提醒,當(dāng)前石墨烯生產(chǎn)成本較高,大規(guī)模商業(yè)化需克服材料制備工藝的挑戰(zhàn)。清華大學(xué)材料學(xué)院教授王浩表示:“隨著化學(xué)氣相沉積(CVD)等技術(shù)的成熟,預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)涂層成本將下降40%,屆時(shí)行業(yè)將迎來質(zhì)變?!?/span>


從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車,從儲(chǔ)能電站到無人機(jī),石墨烯涂層技術(shù)正重塑鋰電池安全邊界。隨著全球能源轉(zhuǎn)型加速,這一創(chuàng)新或?qū)⒊蔀樾履茉串a(chǎn)業(yè)的下一個(gè)“基礎(chǔ)設(shè)施級(jí)”突破,為萬億級(jí)市場(chǎng)注入確定性增長動(dòng)力。

新聞來源:伊利諾伊大學(xué)芝加哥工程學(xué)院、三星SDI、華為技術(shù)、Graphensic公司公開聲明及行業(yè)訪談。數(shù)據(jù)支持:《自然·能源》2023年8月刊、中國國家電網(wǎng)技術(shù)白皮書。

(注:報(bào)道中案例時(shí)間線及數(shù)據(jù)基于用戶提供的原始素材整合,實(shí)際應(yīng)用進(jìn)展需以企業(yè)官方公告為準(zhǔn)。)

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