石墨烯电池的原理与技术

　　石墨烯材料诞生于2004年，由英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃肖洛夫首次在实验室发现。简单来说，石墨烯就是把石墨中的堆叠的碳原子分离成单层或者双层，例如，铅笔在纸上留下的痕迹就可能是几层甚至是单层石墨烯。

　　石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，其导热性、导电性也非常适用于新型电子材料，例如电池电极材料。钢铁侠马斯克曾预测，内置石墨烯聚合材料电池的电动汽车未来的续航里程可以达到800公里，达到了传统汽车的续航水平。

　　石墨烯电池的原理：

　　石墨烯电池利用环境热量自行充电的试验。实验制成电路其中包含LED，用电线连接到带状石墨烯。他们只是把石墨烯放在氯化铜（copper chloride）溶液中，进行观察。LED灯亮了。实际上，他们需要6个石墨烯电路，形成串联，这样就可产生所需的2V，使LED灯发亮，就可以得到这个图片。

　　徐子涵和同事说，这里发生情况就是铜离子具有双重正电荷，穿过溶液的速度约每秒300米，因为溶液在室温下的热能量。当离子猛烈撞入石墨烯带时，碰撞会产生足够的能量，使不在原位的电子离开石墨烯。电子有两种选择：可以离开石墨烯带，和铜离子结合，也可以穿过石墨烯，进入电路。

　　原来，流动的电子在石墨烯中更快，超过它穿过溶液的速度，所以电子自然会选择路径，穿过电路。正是这一点点亮了LED灯“释放的电子更倾向于穿过石墨烯表面，而不是进入电解液。设备就是这样产生电压的，”徐子涵说。

　　因此，这个装置产生的能量来自周围环境的热量。他们可以提高电流，只需加热溶液，也可用超声波加快铜离子。只依靠周围热量，就可以使他们的石墨烯电池持续运行20天。但是，还有一个重要的问号。另一个假设是某种化学反应产生电流，就像普通的电池。然而，徐子涵和同事说，他们排除了这一点，因为进行了几组控制实验。

　　然而，这些是在一些补充材料中介绍的，他们似乎并没有放在arXiv网站上。他们需要赶在别人做出严肃声明之前公开。从表面价值来看，这看起来是一项非常重要的成果。其他人也在石墨烯中产生过电流，但只是让水流过它，所以这并不真的使人吃惊，移动的离子也可以产生这样的效果。这预示着清洁的绿色电池，只依靠环境热量驱动。徐子涵和同事说：“这代表着一个巨大的突破，研究的是自驱动技术”。［1］

　　石墨烯电池技术：

　　华为瓦特实验室首席科学家李阳兴博士指出，石墨烯基高温锂离子电池技术突破主要来自三个方面：

　　1、在电解液中加入特殊添加剂，除去痕量水，避免电解液的高温分解；

　　

　　3、电池正极选用改性的大单晶三元材料，提高材料的热稳定性；

　　

　　4、采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与环境间的高效散热。

　　

　　华为作为业界首个推出石墨烯基锂电子电池的公司，务必会将这项技术应用于旗下最有发展力的芯片和手机电池这两大块，那么可以预见在不久的未来“手机秒充电”将成为现实，将正式开启石墨烯商用时代！