石墨烯固态电池：为新能源车注入新动力

中国经济时报记者 张一鸣

随着科技的进步，新能源汽车正驶入加速发展轨道。作为新能源车“心脏”的电池，对续航里程和充电效率起着决定性作用，电池安全性更成为制约新能源车发展的关键因素和核心性能指标。石墨烯电池以其超轻、超强、超导电、低电阻的特性成为技术突破的曙光。当前，随着新能源车的快速发展，多家企业瞄准石墨烯电池领域，意欲抢占固态电池新高地。

中国经济时报获悉，石墨烯不仅是世界上最坚硬、导热系数最高的材料，也是世界上电阻最小的材料。它可制造轻便、耐用、适用于高容量储能的电池，并能大大缩短充电时间，是理想的电池材料。据研究，石墨烯电池的储电量可达现有产品的三倍，同时有更长的使用寿命、更短的充电时间和更安全的性能，可为电动车的续航能力带来质的飞跃。

然而，虽然石墨烯固态电池呼声很高，但目前石墨烯面临着量产难、生产成本高等方面的挑战。

北京旭华时代科技有限公司（以下简称“旭华科技”）首席专家朱光华介绍，曲面石墨烯电池创新技术破解了上述难题，这些低成本、可量产、分散性良好、结构稳定的高品质石墨烯，有望解锁石墨烯固态电池的应用密码，为新能源车的发展打开一片新天地。

有着“黑金”之喻的石墨烯，是从石墨中提取的纯碳原子材料，虽然薄如蝉翼，却强度惊人，并具备良好的导电导热功能。石墨烯以其在材料学、能源、生物医学等领域的广泛应用前景，被誉为“21世纪的材料之王”。

朱光华透露，石墨烯本身具有优异的导电性和导热性属性，电池的原理是正极负极的氧化还原反应，在这一过程中，石墨烯以纳米级颗粒进入电池板，将其中的空隙，以“电子搭桥”的方式进行填满，同时配合石墨烯的高导电性，让电池产生更少的阻热，能量损失低，放电量增加，让充放电效率得到极大提高。

据了解，旭华科技在业界首次实现曲面石墨烯量产下线，解决了石墨烯成本高、无法量产的难题，并做到了尺寸均匀，分散性优异。

朱光华说，相较于传统锂电池，在高热负荷的环境下，曲面石墨烯的热导性能更加突出，固态电解质能有效防止液态电解质可能引发的短路和燃烧风险。

对业界而言，目前限制全固态锂电池应用的主要问题是电极和电解质材料二者间的界面的特性。因为固态材料的接触面较难达到液态电池中那种紧密接触的效果。朱光华称，曲面石墨烯因其弯曲的表面结构，可以增加电极与电解质的接触面积，改善界面接触，减少界面阻抗，从而大大提高电池的能量效率和功率输出。

与传统的二维平面石墨烯材料相比，曲面石墨烯因其三维结构和独特的物理化学性质，在全固态电池中主要体现在提升电子导电性、离子传导性、优化界面接触、增强结构稳定性以及提高能量密度和安全性等方面。

旭华电池研究组的实验室数据表明，曲面石墨烯全固态电池能量密度超过800Wh/kg，常温下循环6000次后，其容量仍可保持85%，为开发高能量密度的全固态电池提供了新的方法和思路。