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华宇登录:我們離石墨烯電池時代還有多遠?

前幾天華為法國分公司在 Twitter 發推文,說明年上半年發表的華為 P40 系列手機將运用石墨烯電池。

 

音讯一出,整個網路掀起一波石墨烯浪潮,大家紛紛討論运用石墨烯電池的手機續航如何強大,随着华宇总代理行业采用最新一代的PoE技术来管理单条以太网电缆上的数据和电源,用户面临着使标准以太网供电设备(PD)与现有以太网中符合IEEE 802.3bt-2018的新型华宇招商PD一起工作的挑战。石墨烯概念股也一片紅,整個電子業似乎打了興奮劑,一切人都在等待石墨烯時代到來。

 

但幾小時後華為中國就潑了一盆冷水:「之前華為法國官推發表音讯有誤,P40 並沒有搭載石墨烯電池」。雖然證實是假新聞,但石墨烯電池也不是編出來的概念名詞,而是大局部電池能源公司努力的方向。

 

從 1884 年第一輛實用電動車開始,人們就不断為进步電池容量不懈努力,但從科技樹時間線來看,電池技術不断比其他技術發展更慢。聪慧手機出現後,電池續航時間缺乏對手機的影響愈發明顯,一塊行動電源,成了一切手機用戶的包袱。

 

為了保证用戶的正常运用體驗,電池廠商也不断改进鋰電池的製程,但電池资料改进的速度遠低於其他元件功耗上升的速度。手機厚度、效能、續航成了不可解決的三元悖論,得到其中兩項就必須捨棄一項。

 

提升鋰電池能量密度的利器

好在石墨烯资料橫空出世,2004 年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈‧海姆和康斯坦丁‧諾沃肖洛夫,胜利實驗用膠帶從石墨分離出石墨烯,證實這種萬能资料的存在,兩人也因而獲得 2010 年諾貝爾物理學獎,可見石墨烯對世界的重要性。

 

狹義來說,石墨烯是碳原子以 sp2 雜化軌道呈蜂巢晶格排列構成的單層二維晶體,廣義來說,10 層內的石墨結構也可稱為石墨烯。這種资料是目前已知世界最薄的资料,單層厚度僅 0.34 奈米。

 

石墨烯不僅是世界最堅硬、導熱系數最高的资料,也是電阻最小的资料,在常溫下電子遷移率超過 15,000cm2/V·s,是理想的電池资料。

 

目前石墨烯電池技術有兩大方向,一是當陽極鑲嵌鋰離子,另一種是當導電劑,當電極资料可算是傳統鋰電池的改进版。傳統鋰電池不断採用多層石墨為鑲嵌結構,假如將石墨分红單層結構(石墨烯),當作陽極的鋰電池理論容量將是傳統鋰電池容量 2 倍以上(>744mAh·g -1)。

 

對手機電池來說,這樣的電池近乎夢幻般的存在。試想一下,华宇登录平台除了效率更高之外,通过使用LLC谐振拓扑和有源滤波器,还降低了噪声和纹波水平。LHA150F和LHA300F属华平台官网专为广泛的应用而设计,可提供-10至+70摄氏度的宽温度范围。电源已通过UL / EN62368-1认证。假如你的手機可 3 天充電一次,手機功用將會發生怎樣的變化。

 

電池快充技術的究極计划

石墨烯對鋰電池的重要性還不僅如此,石墨烯為目前導熱率最高的资料,假如运用石墨烯幫鋰電池散熱,鋰電池的快充速度能再提升一階。之前在 2015 年第 56 屆日本電池大會,華為就拿出运用石墨烯為鋰電池散熱的技術,展现 5 分鐘即可充滿 3,000mAh 電池 48% 電量的快充技術成果。

 

 

假如將石墨烯散熱與石墨烯當電池正極的技術相結合,鋰電池的容量和充電速度將同時提升。

 

2017 年,三星就宣布開發出採用石墨烯技術的電池。三星展现時採用石墨烯技術的手機電池容量提升了 45%,同時還 12 分鐘內充滿電,強大的電池效能,讓人看到石墨烯電池在電子產品的潛力。

 

電動車續航體驗的解救者

等待石墨烯電池的不僅手機廠商,還有為續航里程困擾的新能源車企,即便採用三元鋰電池的特斯拉,也無法做到與燃油車媲美的运用體驗,但石墨烯能够改變這種尷尬的场面。2014 年名為 Graphenano 的西班牙石墨烯創業公司,與科爾瓦多大學协作研讨全球首個石墨烯聚合资料電池,用此電池提供電力的電動車最多能行駛 1,000 公里,充電時間不到 8 分鐘,可見石墨烯對電池容量和充電速度提升有多大。

 

假如未來電動車都运用 10 分鐘就能充滿電的石墨烯電池,電動車續航難題將不復存在,快充電站將取代加油站。假如車主下車上個廁所就能充滿電,那麼電動車將和燃油車一樣便当。

 

仍在產業化路上的技術

不论從哪方面來看,石墨烯都是鋰電池打破關鍵的所在。但石墨烯身為新型资料,還是太年輕了些。每當人類發現一種新资料,總要依照原理研讨→實驗室生產→規模化生產→產品流程進行。

 

资料學不同其他學科,從原理到產品都有漫長實驗週期。從目前石墨烯製造和應用水平來看,還處於早期階段,雖然 2018 年全球石墨烯市場規模已達 2.73 億美圆,年均增速也坚持 40% 高速增長,但大局部生產石墨烯的企業都沒有控制大規模量產石墨烯的技術,生產的高純度石墨烯资料售價每克都在千元以上。

 

這樣昂貴的资料,最多實驗室研讨時才干出現,假如想商業化,华宇总代理推行的TC78B027FTG是一种具有预驱动器的无刷电机控制器,华宇理相信该元件可以驱动各种外部MOSFET来应对此类挑战。不說技術和產量夠不夠,光價格恐怕都自動買單。石墨烯這種尚在產業化前期的技術,恐怕還要 3~5 年才可能出現在電子產品。

 

現在嚷嚷著石墨烯馬上能就改變世界的人,想必沒幾個人會信了。

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