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为什么石墨烯电池很重要石墨烯电池到底是什么

2020-02-15 16:00 次阅读

如今,智能手机的电池已经做得相当不错了。但是,你有没有觉得刚充好电的手机,没玩几个小时就自动关机了,这点电量完全不能满足我们的需求。

试想一下,如果我们的手机充一次电就可以连续使用两到三天或者一整周,那不是很好吗?使用石墨烯电池,这可能就不是一件只能空想的事情了。

石墨烯电池目前还不能为智能手机供电,但技术正在进步。未来,石墨烯将成为替代锂离子电池的材料。

什么是石墨烯电池?

在深入探讨石墨烯电池之前,值得快速回顾一下什么是石墨烯及其工作原理。

简而言之,石墨烯就是紧密结合成六边形或蜂窝状结构的碳原子组成。使石墨烯如此独特的原因在于,该结构仅一个原子层厚,实质上使石墨烯片二维化。这种2D结构产生了非常有趣的特性,包括出色的导电性和导热性,高柔韧性,高强度和低重量。在导电性和导热性上,它优于铜(导电性最高的金属元素)。

超级电容器可以使电池寿命更长,并且几乎可以立即充电

在电池方面,石墨烯的功能可以用多种方式来应用。石墨烯作为电池的理想用途是作为“超级电容器”。超级电容器能够像传统电池一样存储电流,也可以迅速地充电和放电。电子在石墨烯中的运动速度能达到光速的1/300,远超于在一般导体里的运动速度,并且,石墨烯还有高传导性、高比表积的特性,这些是它的优势。

2016年,华为曾传出石墨烯应用在电池上的消息,只是华为的“石墨烯电池”是在锂电池中加入了一些石墨烯材料;2017年,三星就宣布其“石墨烯球” 的突破,充电速度提升5倍,电池容量增加45%,但是目前石墨烯电池并未在任何三星手机设备上落地应用......

石墨烯的成本太高,高纯石墨烯每克价格在1000元以上,尚未解决的问题是如何经济地批量生产石墨烯用于电池和其他技术的超薄板。

石墨烯vs锂离子

就像锂电池一样,石墨烯电池使用两个涂覆在多孔材料中并浸入电解质溶液中的导电板。但是,尽管它们的内部组成非常相似,但这两款电池具有不同的特性。

石墨烯比锂离子电池具有更高的电导率,充电和放电也会变得更快。例如,这对于汽车电池或快速设备间充电是非常有用的。高热导也意味着电池运行温度更低,即使是像智能手机这样狭小的体积,也可以延长电池寿命。

石墨烯电池也比当今的锂离子电池更轻,更薄,这意味着更小、更薄的规格和更大的容量,而无需额外的空间。锂离子每千克最多可存储180Wh能量,而石墨烯每千克最多可存储1000Wh。

此外,石墨烯更安全。锂电池内部的设计还是存在一点缺陷的,过热,过度充电和刺穿会导致锂离子电池失控的化学失衡,从而发生自燃或爆炸。石墨烯更加稳定,灵活和坚固。

锂离子电池可以利用石墨烯来提高阴极导体的性能,这样构成的混合电池可减轻重量,缩短充电时间,提高存储容量并延长使用寿命。

第一个消费级石墨烯电池可能是混合动力电池。

石墨烯电池对智能手机来说意味着什么?

手机充电速度更快,电池续航时间更长,电池的使用寿命更长,并且设备可能更薄更轻。

相较于相同尺寸的锂离子电池,向石墨烯的转移可提供60%或更多的容量,结合更好的散热,也电池可以延长设备的使用寿命。

尽管石墨烯电池技术还有很长的路要走,但它对于未来的智能手机、电动汽车以及更多的设备来说都有着诱人的前景,值得我们关注。

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