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“充電5分鐘，通話(huà)2小時(shí)”“隨取隨用，輕松出行”……隨著生活節(jié)奏的日益加快，人們開(kāi)始對(duì)二次充電時(shí)長(zhǎng)提出更高的要求，對(duì)有限時(shí)間內(nèi)效益較大化的期待，致使科研界和工業(yè)界一直在努力向著快充快放二次鋰離子電池方向努力。
近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始大力發(fā)展動(dòng)力電池和共享交通等相關(guān)產(chǎn)業(yè)，中國(guó)的動(dòng)力型鋰離子電池相關(guān)行業(yè)也迅速發(fā)展，快充快放二次電池開(kāi)始為大家所熟悉。
上海交通大學(xué)郭守武團(tuán)隊(duì)通過(guò)近十年的研究，攻克多項(xiàng)科研和技術(shù)難關(guān)，在2017年工博會(huì)上推出了較新研發(fā)成功的“新型石墨烯及石墨烯基鋰離子電池”，為“快充續(xù)航”的新能源革命奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
黑金科技：用石墨烯助力電池快充
科技革新從未止步，石墨烯技術(shù)的出現(xiàn)開(kāi)啟了“快充快放鋰離子電池”的新紀(jì)元。作為目前發(fā)現(xiàn)的較薄、強(qiáng)度較大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能較好的一種新型納米材料，石墨烯被稱(chēng)為“黑金”“新材料帶領(lǐng)者”。石墨烯作為一種新型低維碳材料，憑借其優(yōu)異的導(dǎo)電性能，可以提升相應(yīng)電好的材料的電導(dǎo)率，進(jìn)而改善其充放電和循環(huán)性能；同時(shí)，石墨烯“柔韌”的三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)又可有效抑制電好的材料在充放電過(guò)程中因體積變化引起的材料膨脹、粉化與聚并，并增強(qiáng)與集流體和電解液之間的導(dǎo)電接觸。因此，石墨烯能夠改進(jìn)鋰電池正負(fù)好的材料的電化學(xué)性能，進(jìn)而好的大地改善鋰電池的大電流充放電性能、循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。
“在鋰離子電池充放電循環(huán)時(shí)，為保持電荷平衡，電子的遷移必然伴隨Li+的嵌入或脫出。若電子不能及時(shí)導(dǎo)入或?qū)С?，富集的電子將通過(guò)好的化效應(yīng)反過(guò)來(lái)限制Li+的嵌入和脫出，使得材料電化學(xué)性能惡化。”郭守武在談及“快充快放”電池的研發(fā)情況時(shí)表示，“受制于傳統(tǒng)電池材料導(dǎo)電性能較低的問(wèn)題，鋰離子電池更大功率的輸入/出其實(shí)并不容易實(shí)現(xiàn)?！?/p>
據(jù)悉，郭守武團(tuán)隊(duì)在單層氧化石墨烯以及石墨烯的制備、分離和純化技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展，探索了從石墨烯宏量制備技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用研究到產(chǎn)品落地的產(chǎn)業(yè)化推廣之路。通過(guò)石墨烯包裹鋰離子電池正負(fù)好的材料，有效地提高了電池材料的導(dǎo)電性能，并成功實(shí)現(xiàn)了其在鋰電行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，超閃快充的神話(huà)在一夕之間成為了可能。同時(shí)，結(jié)合先進(jìn)的電池成組技術(shù)與電池管理系統(tǒng)，與上海碳源匯谷新材料科技有限公司、東旭光電科技股份有限公司共同開(kāi)發(fā)出了以石墨烯快充快放鋰離子電池為基礎(chǔ)的“烯王”移動(dòng)電源系列產(chǎn)品及動(dòng)力電池模組。產(chǎn)品具有充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)等多領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了快速充放電鋰離子電池的生產(chǎn)和商業(yè)化。
五大特點(diǎn)：新型電池開(kāi)啟能源革命
更短的充電時(shí)間已經(jīng)成為人們使用智能手機(jī)、移動(dòng)電源、電動(dòng)車(chē)充電過(guò)程中的剛需，能否提高電池材料的導(dǎo)電性能是提高其快速充放電性能的重要途徑。郭守武團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型石墨烯及石墨烯基鋰離子電池解決了快充快放問(wèn)題，并兼具了安全可靠、綠色環(huán)保、造型時(shí)尚等五大特點(diǎn)。
石墨烯基鋰離子快充快放鋰離子電芯采用石墨烯包覆磷酸鐵鋰技術(shù)，可以更快速地實(shí)現(xiàn)充放電功能。過(guò)去，充滿(mǎn)5000mAh需要3.5小時(shí)，現(xiàn)在只需15分鐘。即使你前頭天晚上忘了給移動(dòng)電源蓄電也沒(méi)有關(guān)系，清晨刷牙洗臉吃早餐的時(shí)間，你的移動(dòng)電源就能滿(mǎn)血復(fù)活。
實(shí)驗(yàn)表明，采用新型材料石墨烯可實(shí)現(xiàn)鋰離子電池與環(huán)境間的高效散熱。在同等工作參數(shù)下，石墨烯基高溫鋰離子電池的溫升比普通鋰離子電池降低5℃；60°C高溫循環(huán)2000次，容量保持率仍超過(guò)80%。由郭守武團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的采用石墨烯基快充快放鋰離子電池的“烯王”一代二代移動(dòng)電源，電池上限使用溫度提高了10℃，可在-30~80℃的環(huán)境下自由工作?！跋┩酢眲?dòng)力電池溫度適用范圍為-20~45℃。因此，即使在海拔2000米以上的高原地區(qū)使用，它們的充放電性能也依然穩(wěn)定。
烯王石墨烯基鋰離子電池產(chǎn)品在好的其穩(wěn)定的石墨烯基正好的材料保障高容量、長(zhǎng)時(shí)間放電、久用、耐用的同時(shí)，均設(shè)定了過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)等安全保護(hù)功能，保障電芯和電池的穩(wěn)定及安全，免去人們?cè)陔姵厥褂眠^(guò)程中的后顧之憂(yōu)。
烯王二代移動(dòng)電源配備智能休眠技術(shù)，不浪費(fèi)每一分電量，合上支架自動(dòng)斷電，更設(shè)置了節(jié)能方便的護(hù)眼LED臺(tái)燈，采用霍爾器件方式開(kāi)啟與關(guān)閉，做到真正的一充兩用。同時(shí)，烯王全套電池產(chǎn)品均不含有鉛、汞、鹵化物等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境十分友好，可謂真正的綠色能源。
為新能源革命“充電續(xù)航”
近年來(lái)，新能源汽車(chē)的發(fā)展如火如荼。相比于傳統(tǒng)燃油車(chē)幾分鐘加滿(mǎn)油，新能源汽車(chē)充滿(mǎn)電則需要幾個(gè)小時(shí)，在充電樁尚未“遍地開(kāi)花”的前提下，快充技術(shù)便成為了影響電動(dòng)汽車(chē)快速普及的重要因素之一，而快充電池也成為動(dòng)力鋰離子電池的又一發(fā)展方向。
同時(shí)，郭守武團(tuán)隊(duì)與上海碳源匯谷及東旭光電開(kāi)展了產(chǎn)學(xué)研合作，完成了石墨烯技術(shù)及其相關(guān)的應(yīng)用研究，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)快充/快放鋰離子的新時(shí)代，真正實(shí)現(xiàn)了15分鐘超閃快充和高度安全，站在了快充電池產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。目前，烯王二代移動(dòng)電源自上市以來(lái)獲得了市場(chǎng)的強(qiáng)烈反響，烯王自行車(chē)用石墨烯基快充鋰離子電池也已成功與享騎單車(chē)等共享單車(chē)企業(yè)展開(kāi)項(xiàng)目合作，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。未來(lái)，進(jìn)軍新能源汽車(chē)領(lǐng)域，在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，將成為郭守武團(tuán)隊(duì)下一個(gè)堅(jiān)定的目標(biāo)。
