石墨烯基鋰離子動(dòng)力電池：可快充、能量高、壽命長(zhǎng)

裝載著報(bào)廢的手機(jī)電池、電動(dòng)車電池的貨車駛?cè)牖厥仗幚韽S。一批批報(bào)廢電池被傾倒入處理生產(chǎn)線，經(jīng)過數(shù)道關(guān)卡，被大卸八塊，回爐重造。工人們控制機(jī)器、等待，把電池里的塑料、金屬、廢棄金屬液等分離并回收。這些被回收的材料很可能用于下一塊電池的制造。

視頻來源：How It’s Made《造物小百科》

視頻來源：How It’s Made《造物小百科》巨大的利用價(jià)值對(duì)應(yīng)不匹配的回收利用率

去年9月份時(shí)，這張表在科技圈中廣為流傳。

（各國(guó)禁售燃油汽車時(shí)間表。圖片來源：中新汽）

包括荷蘭、德國(guó)、法國(guó)和英國(guó)等多個(gè)國(guó)家公布禁售燃油車時(shí)間表，最為激進(jìn)的是荷蘭，其計(jì)劃禁售時(shí)間是2025年。工信部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌9月9日在2017中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展（泰達(dá)）國(guó)際論壇上透露，中國(guó)已經(jīng)開始研究制定禁售傳統(tǒng)燃油汽車時(shí)間表。

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，今年新能源乘用車已保持連續(xù)7個(gè)月的月度環(huán)比持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。業(yè)內(nèi)人士表示，新能源汽車產(chǎn)業(yè)剛剛起步，未來幾年將保持30％的復(fù)合增長(zhǎng)率，是增長(zhǎng)最確定的行業(yè)。隨著新能源汽車快速發(fā)展，作為新能源汽車的“心臟”，動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)也在迅猛增長(zhǎng)。

但隨著新能源汽車的爆發(fā)式增長(zhǎng)，報(bào)廢的動(dòng)力電池量也即將迎來一個(gè)小高峰。電動(dòng)汽車上的鋰電池使用壽命一般是3－5年。因?yàn)楫?dāng)電池容量衰減到初始容量80％以下時(shí)，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程就會(huì)明顯減少，動(dòng)力電池就要更換。

電池是怎樣一步步“重獲新生”的？

如今大力發(fā)展鋰離子動(dòng)力電池汽車，用電代油，是保證我國(guó)能源安全的戰(zhàn)略措施之一。

今天小磚頭要說的就是石墨烯基鋰離子動(dòng)力電池。

本項(xiàng)目針對(duì)當(dāng)前當(dāng)前電動(dòng)汽車對(duì)于動(dòng)力電池可快充、高能量、長(zhǎng)壽命的性能要求，從事高品質(zhì)電動(dòng)汽車用石墨烯基鋰離子動(dòng)力電池的開發(fā)，有助于我國(guó)在鋰離子電池領(lǐng)域占據(jù)有利地位，提高我國(guó)在新能源汽車領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，從整體上來看，本項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化可使我國(guó)電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)品跨入國(guó)際先進(jìn)行列，并由此形成地區(qū)優(yōu)勢(shì)。

獨(dú)創(chuàng)性功能

1、提出小分子輔助剝離法宏量制備鋰電池用高質(zhì)量石墨烯粉體技術(shù)，自主設(shè)計(jì)并建成一條百公斤級(jí)石墨烯粉體的中試制備線，所制備石墨烯材料用于鋰離子動(dòng)力電池性能顯著提升。

2、采用新型分散劑與分散工藝，開發(fā)出分散好穩(wěn)定性強(qiáng)的石墨烯油性導(dǎo)電漿料，加工性能好，可直接應(yīng)用于鋰離子電池的生產(chǎn)工藝，解決了當(dāng)前石墨烯在鋰電中應(yīng)用存在的難分散、易團(tuán)聚、加工性差的難題。

3、利用石墨烯的大比表面、高導(dǎo)電特性開發(fā)出可快充長(zhǎng)壽明石墨烯基磷酸鐵鋰電池，將電池充電時(shí)間縮短至6分鐘。

表1本石墨烯基磷酸鐵鋰電池與同類型其他技術(shù)的對(duì)比

表2本石墨烯基三元電池與同類型其他技術(shù)的對(duì)比

電池回收問題也有了可行性解決方法

最后關(guān)于電池的處理問題，這個(gè)問題中科院深圳先進(jìn)院電動(dòng)汽車研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)鋰電池拆解處理全自動(dòng)化生產(chǎn)線，團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)了報(bào)廢電池的回收拆解利用，目標(biāo)是搭建環(huán)境友好、全部物料都回收的產(chǎn)線。

電池初步經(jīng)過由破分系統(tǒng)和廢氣液回收系統(tǒng)構(gòu)成的第一階段處理系統(tǒng)。經(jīng)過這個(gè)步驟后，電池的金屬外殼就被去除了，同時(shí)拆解過程中產(chǎn)生的電解液和有毒有害氣體也被廢氣液裝置有效回收。

下一步，電池會(huì)進(jìn)入到隔膜、電極材料分離系統(tǒng)中，在這里電池會(huì)分別經(jīng)過四個(gè)分離系統(tǒng)，出來后，電池基本就被“大卸八塊”了。在這一步驟中，生產(chǎn)線可以獲得隔膜、碳粉、電極材料等。電極材料是電池中最“值錢”的部分，它占到電池成本的60％以上，因此回收價(jià)值最高。

最后一步，通過濕法冶煉系統(tǒng)，可以提煉出電極材料中高純度的鋰、鐵等金屬，回收鋰、鈷、鎳、錳等貴價(jià)金屬。經(jīng)過這一步，除了金屬可以再次利用外，其余“收獲”也可作為產(chǎn)品銷售給電池企業(yè)。