关于G3：
Global Graphene Group， Inc.（G3）是一家总部位于美国俄亥俄州代顿市的先进材料和电池技术公司。G3研究人员于2002年发现石墨烯并申请了专利，比诺贝尔物理学奖获得者A. Geim博士和K. Novoselov博士在2004年“发现”石墨烯[Science 306， 666-669 （2004）]早两年。G3专注于下一代电动汽车电池的商业化，其全资子公司Angstron Materials，Inc.（AMI）提供石墨烯和选定的非电池产品。
目前，G3拥有490+项专门与先进电池相关的专利，在全球所有电池初创企业中，其知识产权所有权排名前列。G3最近被公认为美国固态电池领域的两个领导者之一（2021年无机固体电解质专利态势固态锂离子电池 – KnowMade）。根据法国知识产权态势分析仪KnowMade在2021年编制的数据，G3共有41个与无机固体电解质固态锂电池相关的专利族。
与当前锂离子电池相关的问题：
电动汽车行业正在寻找能够提供四个关键功能的电池：
提高能量密度以延长一次电池充电的行驶里程、消防安全、快速充电和降低成本。联合创始人兼首席执行官Bor Z Jang博士表示，G3开发的电池技术旨在应对这些电动汽车电池挑战。当今的电动汽车电池主要基于锂离子电池，其中每个电池通常由阳极（负极）、阴极（正极）、电隔离两个电极的隔膜和液体电解质组成，液体电解质提供锂离子可以在阳极和阴极之间来回迁移的介质。电动汽车电池问题与阳极、阴极和使用的电解质直接相关。
当前锂离子电池的负极和正极材料：
现有的负极材料是石墨，其存储锂离子的理论比容量为372 mAh/g（实际为340-360 mAh/g）。锂离子电池具有石墨阳极和锂镍钴锰氧化物阴极（NCM，175-210 mAh/g），提供通常为220-260 Wh / kg的比能量。或者，另一种常见的阴极材料是磷酸铁锂（LFP）。然而，由于LFP具有较低的容量（150-160 mAh/g），因此实现的能量密度通常低于200 Wh / kg。相比之下，电动汽车行业正在寻找能够提供 350-450 Wh/kg 特定能量的可靠电池。
用G3的富硅阳极材料代替石墨以提高能量密度：
通过用硅（Si，理论比容量为3，580-4，000 mAh/g）代替阳极中的石墨，可以获得具有所需能量密度为350-400 Wh / kg的电池。G3通过开发具有成本效益的石墨烯/硅复合负极材料来改进硅阳极，该材料可在电池成本（美元/千瓦时）降低40%的同时显着提高能量密度（例如，电动汽车行驶里程增加15%）。石墨烯已被证明可有效解决由硅反复体积膨胀/收缩引起的电池容量衰减问题。G3 提供富硅高容量负极材料（下图 1），具有最高的性能成本比，一次充电即可显著延长 EV 续航里程。
G3准备在25年内将其目前的富硅高容量负极材料产能从3吨/年扩大到数千吨。
（图1;G3的石墨烯保护硅负极颗粒材料）
用G3的受保护锂金属代替石墨以提高能量密度
或者，可以在阳极中用锂金属（Li）代替石墨以获得锂金属电池，通常认为锂金属电池能够提供400-500 Wh / kg范围内的能量密度，具体取决于所使用的阴极材料。然而，这种潜在的好处并非没有挑战。在锂金属电池的充放电循环中，阳极中的锂金属中可能发生称为“锂枝晶”的针状生长。这些枝晶可以穿透隔板并到达阴极侧并导致内部短路，从而造成火灾和爆炸危险。此外，锂和液体电解质之间的反复反应将继续消耗活性锂离子和液体电解质，导致容量快速衰减。虽然这些技术问题迄今为止阻碍了锂金属电池的实际利用，以取代电动汽车应用的传统锂离子电池，但G3已经制定了几种锂金属保护策略来解决这些问题。
阻燃电解液提高安全性
锂离子或锂金属电池的安全性取决于不易燃电解液的可用性。当前锂离子电池中常用的液体电解质含有溶解在有机溶剂中的锂盐，其中含有可着火的挥发性分子。相比之下，正在为锂离子和锂金属电池类型开发不含挥发性化学物质的固态电解质。此外，固态电解质用作隔膜时，可以显著减少或消除锂枝晶问题。然而，固态电解质给电池设计人员带来了其他类型的挑战，包括更高的内部阻抗（因此，更低的功率），更低的阳极或阴极活性材料比例（因此，低于预期的能量密度）和更高的制造成本。后一个挑战主要是由于需要开发一种新工艺和新设备来生产固态隔膜并将所需的组件组装到电池中。
G3开发了一种多功能固态电解质技术，克服了通常与最先进的固态电解质相关的问题。G3的电解质（商标为FireShield TM，下图2）工艺友好，与当前的锂离子电池制造工艺兼容。具体而言，G3的颠覆性材料工艺技术将使所有当前的锂离子电池制造设施能够生产以下固态或准固体电解质的安全锂电池），而无需更改现有设备和设施。这意味着锂离子电池行业可以很容易地立即享受固态锂金属电池的好处，而不必等待5-10年。
G3的电池技术将在多个电池参数方面提供显着优势，包括容量，使用寿命和安全性，同时最大限度地降低成本。G3还准备将石墨烯保护的锂金属负极技术商业化，这对于固态锂金属电池产业的加速崛起至关重要。此外，工艺友好的电解质也准备巩固G3在将整个锂电池行业转变为准固态和固态状态方面的领导地位。
图 2：传统电解液（左）与 G3 防火电解液（右）
Global Graphene Group的联合创始人，首席执行官兼首席科学家Bor Jang博士获得了麻省理工学院材料科学的硕士和博士学位。张博士曾任莱特州立大学工程与计算机科学学院院长和北达科他州立大学机械工程系前系主任。张博士是奥本大学的教授和材料工程研究生项目主任。他曾是英国剑桥大学的富布赖特学者和客座教授（以及丘吉尔学院的海外研究员）（1991-1992）。张博士于2019年当选为美国国家发明家学会（NAI）会员。张博士拥有800多项专利。最值得注意的是，张博士在2002年提交了世界上第一个石墨烯专利申请。
全球石墨烯集团联合创始人兼首席技术官Aruna Zhamu博士在内蒙古大学化学与化学工程学院获得化学工程硕士学位。她拥有北京航空航天大学材料科学与工程博士学位。她是北达科他州立大学的博士后研究员。Zhamu 博士拥有 480 多项美国专利（已颁发或正在申请）以及 200 项外国专利，涉及石墨烯生产、石墨烯应用、超级电容器、燃料电池、电池和复合材料。扎穆博士是唯一一位拥有150多项美国专利的女科学家。
欲了解更多信息，请访问G3的网站 www.theglobalgraphenegroup.com。
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