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輕量化和柔性驅(qū)動石墨烯電池在便攜式電子領(lǐng)域的需求

根據(jù)市場研究和競爭情報提供商 Fact.MR 的最新估計，2023年全球石墨烯電池市場價值1.407億美元，預(yù)計2023年至2033年將以31%的復(fù)合年增長率蓬勃發(fā)展。

石墨烯具有超導(dǎo)性、輕質(zhì)、高柔韌性和大表面積等特點，是一種很好的高容量儲能材料。此外，由于其增加的充電周期、高溫效率、快速充電容量和延長充電時間等特性，預(yù)計石墨烯電池將在預(yù)測期內(nèi)變得更受歡迎。

石墨烯電池的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)電池相當(dāng)，傳統(tǒng)電池的離子轉(zhuǎn)移由電解質(zhì)溶液和兩個電極輔助。其中一個或兩個電極的組成是固態(tài)電池和石墨烯電池之間的主要區(qū)別。雖然陽極也可以使用碳同素異形體，但石墨烯電池的陰極是大部分位移發(fā)生的地方。

石墨烯和電動汽車制造商正在研究由石墨烯驅(qū)動的汽車鋰離子電池。預(yù)計石墨烯電池在汽車中的使用將提供卓越的存儲容量、快速充電和高耐用性。

基于石墨烯的電動汽車電池的設(shè)計是一種多功能的技術(shù)解決方案，可以滿足電壓、容量和安培循環(huán)的各種需求。當(dāng)電池反復(fù)充電并降低其最大能量勢能時，就會出現(xiàn)不良記憶效應(yīng)，而石墨烯也不存在這種效應(yīng)。

預(yù)計通過在便攜式電子設(shè)備中使用石墨烯電池來提供最大的充電速度和有效電池。標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池允許有限次數(shù)的充電循環(huán)，以免電池開始變質(zhì)并失去其實用性。

關(guān)于充電和放電循環(huán)，石墨烯電池技術(shù)超越了這一限制。由于與傳統(tǒng)電池相比具有這些優(yōu)勢，石墨烯電池預(yù)計將在未來幾年內(nèi)在智能手機、可穿戴設(shè)備、筆記本電腦等電子設(shè)備中越來越受歡迎。

石墨烯電池

要點

• 到2033年，石墨烯電池的銷售額預(yù)計將達到20億美元。
• 由于主要市場參與者的存在，德國在歐洲石墨烯電池市場上處于領(lǐng)先地位。
• 中國快速發(fā)展的汽車行業(yè)推動了對石墨烯電池的高需求。
• 由于完善的航空航天和國防設(shè)施的高需求，美國市場正在迅速擴張。

近期市場動態(tài)

? 2023年2月，領(lǐng)先的特種化學(xué)品企業(yè)贏創(chuàng)（evonik）宣布，他們已投資中國石墨烯制造商海洲新材料有限公司（SuperC）。這項投資來自他們于2022年成立的可持續(xù)發(fā)展技術(shù)，總投資額為1.5億歐元。新聞稿稱，SuperC的技術(shù)可以“提高鋰離子電池的續(xù)航里程、耐用性、充電速度和使用壽命”，其開發(fā)產(chǎn)品可用于電動汽車性能提升。

? 納米能源公司的新型石墨烯電池在2022年1月的國際消費電子展(CES)上亮相，充電速度比市面上其他電池快18倍。到2022年第四季度，內(nèi)華達州的一家新工廠開始生產(chǎn)石墨烯技術(shù)電池。

? 2021年4月，石墨烯制造集團有限公司宣布與昆士蘭大學(xué)澳大利亞生物工程和納米技術(shù)研究所建立研究合作伙伴關(guān)系，生產(chǎn)石墨烯鋁離子電池的商業(yè)原型，并獲得電網(wǎng)存儲、手機、手表、筆記本電腦和電動汽車的獨家許可。

?2022年 VoltaXplore ( NanoXplore 和 Martinrea 之間的50/50合資企業(yè))委托建造了一個示范設(shè)施；最近，Nanotech Energy在2023年宣布，他們計劃在英國建造一個10億英鎊的超級工廠。

? 2022年12月，美國宇航局的SABERS項目正在測試一種石墨烯電池，這種電池可能會改變航空和電動汽車的游戲規(guī)則。該電池被組織成可以堆疊在一起的封裝電池。每個電池由三層組成：陽極是鋰金屬（固體，與鋰離子不同，鋰離子更像凝膠）。陰極是硫和硒的組合，其顆粒排列在由NASA發(fā)明并獲得的石墨烯網(wǎng)中。介于兩者之間的是電解質(zhì)，這是一種專有的固體材料，不含當(dāng)今鋰離子電池的易燃成分。