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石墨烯電池--手機電量續航終結者
2018-11-16

還記得“充電五分鐘,通話兩小時”的廣告語么?近年來,我們一直在追著電池的最新科技打轉,智能手機也從待機半天到了待機一天,甚至待機三天。對于手機品質的追求來說,電池在其中絕對是首當其沖,又到了這樣一個時代的轉折點,三星突然宣布在石墨烯電池領域取得了新的突破 ,這讓我們看到了新的曙光 ,事實上三星在去年就獲得了不少石墨烯電池的專利 ,據說三星關于石墨烯電池的方案比鋰電池電荷高了45% ,而且韓媒稱三星的石墨烯電池研發已經完成 ,不久就可以看到商用產品了 ,如果真的成功了 ,那么智能手機雖然不能實現5分鐘即可充滿電的美好愿望,但12分鐘內充滿電還是可以實現的 ,而且具有超強的蓄電能力 ,充電速度不僅達到了鋰電池的5倍還要更加環保。


石墨烯是個什么神仙材料?

石墨烯是20年前由英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆以及他的研究生們發現的。石墨烯(Graphene) 作為一種新型的二維材料,由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯與紙也差不多,但石墨烯比紙張更薄,石墨烯的厚度可以看成近似為零,因為它只是一層單原子石墨。單個原子的半徑在1個納米左右,所以石墨烯可以被看成是一種納米材料。幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;導熱系數高達5300W/m·K,高于碳納米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s,又比納米碳管或硅晶體高,而電阻率只約10-8 俜m,比銅或銀更低。


石墨烯與鋰離子電池

鋰離子電池的研究起源于20世紀70年代,早期的鋰電池采用金屬鋰作為負極材料,由于充放電過程中產生的一些問題沒能徹底解決,其安全性和循環性能一直不理想。直到1990年前后,索尼公司開發出了以碳為負極,鋰可逆嵌入或脫嵌的鋰離子電池,鋰離子電池才得以大規模推廣。鋰離子電池具有高能量密度、高電壓、自放電效應小、循環性能優越、環境友好等優點,是一種理想的綠色電源。


石墨是一種優秀的鋰離子電池負極材料。石墨的導電性好,潔凈度高,片層結構利于鋰的嵌入與脫嵌,且鋰原子嵌入石墨后電位基本保持不變。研究發現,當石墨層間被“撐開”時,石墨從二維的層狀結構變為三維的體狀結構,由于材料結構具有的一些特點,其儲鋰容量會顯著提升,也就是說,通過將相等質量的石墨烯組裝成更無序更“混亂”的結構,既可提升鋰離子電池的容量,也可以改善鋰離子電池的循環穩定性,從而使電池的壽命更長。


除了作為鋰離子電池的負極材料,石墨烯還可以作為導電填料添加在正極材料中,提高正極的導電性和循環穩定性,綜合來看,石墨烯應用于鋰離子電池是未來必然的發展趨勢。

石墨烯電池,未來可期

一直以來,石墨烯伴隨著追捧,爭議也從未間斷。處在風口浪尖的“石墨烯電池”到底是概念炒作,還是真的可以迎來市場化契機的黑科技,雖然仍需要客觀看待,但只要心懷期待,任何事都有可能發生。明天它在未來,也許轉瞬之間,石墨烯手機電池不再只是一家之作而是在投入量產后紛紛落入“尋常百姓家”也說不定??傊?,作為手機電量續航終結者標桿的石墨烯電池,未來可期。


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