东旭光电实现石墨烯基大动力电池首次商业化应用 未来将发展商用车领域

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9月10日,东旭光电科技有限公司(.SZ,以下简称东旭光电有限公司),上海碳源汇谷新材料科技有限公司的子公司(以下简称“东旭光电科技有限公司”)简称“碳源汇谷”)在上海发布。第一款用于石墨烯叉车的锂离子电池新产品,即“Alkenwang”大功率电池,实现了石墨烯型大功率电池的首次商业应用。

此外,碳源汇谷还与深圳鸿天洋,益新创新能源和上海源深科技签订了《石墨烯基叉车锂离子电池产品销售与合作协议》,预售总量不少于3000台(套),预计销量超过100台万元。

从小功率到大功率

这种基于石墨烯的叉车锂离子电池的发布是“Alken”在大功率电池领域的首次应用。从小功率到高功率,石墨烯基锂离子电池已经开发了几年。 2016年和2017年,东旭光电成功推出“Alkenwang”一代和“Alkenwang”第二代石墨烯快速充电移动电源的超快速充电技术,并成功实现了小型电动工具和电动自行车。石墨烯基小功率电池的应用。

东旭光电的相关负责人表示:“小功率和大功率有很大不同。总之,大功率电池应用场景比小功率复杂得多,对可靠性,稳定性和耐用性的要求它与日本人不一样,因此对电池本身的要求也大不相同。“

从技术上讲,东旭光电成功地实现了高品质石墨烯的规模化制备,可以生产纯度为99%的单层石墨烯材料。这种基于石墨烯的叉车锂离子电池,从单层石墨烯材料到石墨烯基锂离子电池正极材料,再到石墨烯电池,再到系统集成,是由东旭光电开发的。

在谈到为什么选择叉车锂电池作为其石墨烯大功率电池应用的突破时,董旭光电子公司副总裁兼石墨烯业务部总裁,上海碳源董事长冯卫东博士惠古新材料股份有限公司表示,石墨烯锂离子电池具有三大自然优势,即:安全,充放电率高,循环寿命长,这三个特点正是叉车所需要的。例如,东旭光电的基于石墨烯的锂离子电池可在15分钟内充电50%,并在40分钟内充满电。就循环寿命而言,在5C充电和放电100%的情况下,循环寿命可以达到平均5,000次。

中国叉车行业是一个广阔的市场。根据中国叉车网络执行副总裁兼首席顾问张民生的说法,2019年上半年,中国叉车总共生产了306,000台,全球总产量和销量为707,000台。中国的产销量达到世界的40%。而且,从2009年到现在,中国一直是叉车的最大生产商和销售商。

张民生说,国内叉车领域有三个特点:第一,在该领域没有总公司,所以有很大的机会。其次,这个领域的准入门槛非常低,因为它是一个利基产业,并不受大企业的重视;第三,叉车行业的发展比汽车行业更健康。叉车行业没有一分钱补贴,这是刚性需求。因此,他对中国叉车行业持乐观态度,并对新能源在叉车行业的应用持乐观态度。

碳源表示,该公司计划于2019年底推出首批基于石墨烯的叉车锂离子电池产品,并分批交付产品。与此同时,该公司还与工业车辆制造商进行了深入的产品定制,并将于2020年上市。

“让子弹飞一会儿”

进入叉车锂电池市场只是碳源惠谷石墨烯动力电池商业化的第一步。碳源汇谷首席技术官(CTO)董新华指出,叉车只是工业车辆分割领域之一。碳源将在未来基于石墨烯的叉车锂离子电池,并将推出其他类型的非道路车辆电池。例如,基于石墨烯的锂离子电池与高尔夫球车,观光车,旅游巴士,道路清扫车等相匹配。

对于石墨烯大功率电池的未来研发,冯卫东指出,一方面,它将发展为AGV叉车和机器人叉车等工业车辆,另一方面,它将发展在商用车领域,例如电动物流车和电动公交车。

“先让子弹飞一会儿,再看它能不能打中目标。”这是冯蔚东对未来石墨烯基锂离子电池在商用车领域应用的看法,他表示,石墨烯基锂离子电池在工业应用这一部分越夯实,BMS这一部分的基础越牢,越有利于商用车电池的推出。不过,目前东旭光电方面没有给出其推出商用车电池的具体时间表。

上海交通大学电子与信息工程学院教授、博士生导师,碳源汇谷首席科学家郭守武说,石墨烯基锂离子电池要真正落地到商用车产品,需要考虑安全性,包括家用小轿车和大客车都需要纳入考虑范围,并且还受到行业标准、国家制度和政策的制约。

石墨烯产业化应用

相较于传统的铅酸电池,石墨烯基锂离子电池的效能更高、使用成本更低。据东旭光电方面介绍,目前叉车行业主要使用的还是铅酸电池,相对于其他的电池,使用石墨烯基锂离子电池虽然首次投入成本增加了,但是由于石墨烯基锂离子电池的寿命是其他电池的3-5倍,所以终端用户的使用成本反而降低了。

如果叉车使用铅酸电池,一辆叉车的生命周期内大约要更换3次电池,在有些重工况环境下,需要同时为一辆叉车配2-3块电池。东旭光电方面表示,使用其研发的石墨烯基叉车锂离子电池,使用成本可降低15%左右,能效提高了18%。铅酸电池的能效大约只有75%-80%,石墨烯基锂离子电池能达到98.5%。

石墨烯素有“新材料之王”的称号,然而,光环之下,石墨烯的产业化之路却并不容易。中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春介绍说,石墨烯真正引起关注是在能源领域的应用。2013年西班牙企业便发布了相关研究成果,但至今没有实现产业化。

李义春表示:“产业化是很难的,在实验室或许是容易的,但真正做一个产品是非常难的。实验室做一个就好,做产品需要保证做几百个几千个品质都一样。”

东旭光电在石墨烯产学研一体化和石墨烯技术产业化落地方面具有较强优势,截至目前,东旭光电已构建了石墨烯基锂离子电池、石墨烯节能照明、石墨烯热管理及石墨烯防腐涂料四大规模化应用序列产品和悬浮石墨烯传感芯片高端应用产品。同时,该公司先后与英国曼彻斯特大学、上海交通大学、北京理工大学、江西理工大学等科研机构合作,打造外延式联合产业研发体系,进行技术和产品创新。

曼彻斯特大学专利局局长安德鲁威尔金森(Andrew Wilkinson)表示,中国市场在石墨烯领域处于比较领先的位置。他介绍称,中国的石墨烯相关专利以2753项的数量占据全世界总专利数的三分之二,排名第二的韩国拥有562项专利,排名第三的美国则有290项专利,与中国的专利数量差距巨大。此外,国内有一千多家企业从事与石墨烯相关的研发生产。

根据四方共同签署的合作协议,东旭光电与曼彻斯特大学共同在英国成立的投资平台Riptron公司正在进行悬浮石墨烯传感芯片的研发工作。未来将进一步在中国设立制造运营平台,以实现更精准更有深度的产业化应用。

(责任编辑:DF520)

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