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石墨烯電池續航能力

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年08月23日  

一種新的“黑科技”就是石墨烯技術,現已橫空出世。據報道,利用石墨烯聚合材料生產出來的汽車電池,有望達到這樣驚人的效果:只充電幾分鐘,就可以讓汽車連續開行1000公里。這種技術在西班牙、韓國等地,都接近于實現突破。


產經周刊綜合據法國《世界報》消息,西班牙Graphenano公司(一家以工業規模生產石墨烯的公司)同西班牙科爾瓦多大學合作研究出首例石墨烯聚合材料電池,其儲電量是目前市場最好產品的三倍,用這種電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里,而其充電時間不到8分鐘。



石墨烯電池慨念


石墨烯是世界上最薄、最硬的材料,于2004年問世,其發現者英國曼徹斯特大學安德烈-海姆教授于2010年獲得諾貝爾物理學獎。


石墨烯電池,利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出的一種新能源電池。



石墨烯電池的原理


石墨烯電池利用環境熱量自行充電的試驗。


石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中,時間(小時、天數)和產生電壓的關系。


實驗制成電路其中包含LED,用電線連接到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅(copperchloride)溶液中,進行觀察。LED燈亮了。實際上,他們需要6個石墨烯電路,形成串聯,這樣就可產生所需的2V,使LED燈發亮,就可以得到這個圖片。


徐子涵和同事說,這里發生情況就是銅離子具有雙重正電荷,穿過溶液的速度約每秒300米,因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時,碰撞會產生足夠的能量,使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇:可以離開石墨烯帶,和銅離子結合,也可以穿過石墨烯,進入電路。


原來,流動的電子在石墨烯中更快,超過它穿過溶液的速度,所以電子自然會選擇路徑,穿過電路。正是這一點點亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面,而不是進入電解液。設備就是這樣產生電壓的,”徐子涵說。


因此,這個裝置產生的能量來自周圍環境的熱量。他們可以提高電流,只需加熱溶液,也可用超聲波加快銅離子。只依靠周圍熱量,就可以使他們的石墨烯電池持續運行20天。但是,還有一個重要的問號。另一個假設是某種化學反應產生電流,就像普通的電池。


然而,徐子涵和同事說,他們排除了這一點,因為進行了幾組控制實驗。然而,這些是在一些補充材料中介紹的,他們似乎并沒有放在arXiv網站上。他們需要趕在別人做出嚴肅聲明之前公開。從表面價值來看,這看起來是一項非常重要的成果。其他人也在石墨烯中產生過電流,但只是讓水流過它,所以這并不真的使人吃驚,移動的離子也可以產生這樣的效果。這預示著清潔的綠色電池,只依靠環境熱量驅動。徐子涵和同事說:“這代表著一個巨大的突破,研究的是自驅動技術”。


但這僅僅是石墨烯的神奇應用之一。據稱,石墨烯材料如果取代硅,有望讓計算機處理器的運行速度快數百倍;石墨烯有望引發觸摸屏和顯示器產品的革命,制造出可折疊、伸縮的顯示器件;石墨烯強度超出鋼鐵數十倍,有望被用于制造超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣等。


但這僅僅是石墨烯的神奇應用之一。據稱,石墨烯材料如果取代硅,有望讓計算機處理器的運行速度快數百倍;石墨烯有望引發觸摸屏和顯示器產品的革命,制造出可折疊、伸縮的顯示器件;石墨烯強度超出鋼鐵數十倍,有望被用于制造超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣等。


石墨烯到底是什么東西?它其實是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。它是目前自然界最薄、強度最高的材料。



石墨烯電池應用的意義


該產品的研發成功,徹底打開了石墨烯在消費電子鋰電池動力鋰電池以及儲能領域鋰電池的應用空間。


電池循環壽命高達3500次左右,充電效率是普通充電產品的24倍。


石墨烯材料如果能成功的應用在鋰離子電池中,可大幅度提升鋰離子電池充放電速度


該材料具有極佳的電化學儲能特性,除了超快速充放電,它還可以循環充電5萬次以上,有望為電池行業帶來革命性變化。



電池續航能力


衡量一款DC的續航能力到底有多強?日本“相機與影像產品協會CIpA”制定的數碼相機電力測試標準,測試方法是開機之后每隔30秒拍攝一張,閃光燈每隔兩張閃一次,每次拍攝前得先動一下伸縮鏡頭,液晶屏幕則保持開啟,拍到10張之后開機,然后重新來過,一直到液晶屏幕無法開啟或無法拍攝為止。如果產品說明上注明的是CIpA標準,這樣的數字才有參考價值。而電池實際工作時間往往會隨保存或使用的條件或環境有所改變,所以我們不要被這些數值所迷惑。


總結


這項突破性研究,為人類認知石墨烯等材料特性帶來全新發現,并有望為燃料電池和氫相關技術領域帶來革命性的進步。


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