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能源環(huán)境新聞

一秒充滿電!中國石墨烯技術(shù)實現(xiàn)重大突破!

星之球科技 來源:光電匯OESHOW2018-01-08 我要評論(0 )   

2018年才剛剛開始,中國浙江大學(xué)科研團(tuán)隊就傳來了重大的喜訊:浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系高超團(tuán)隊正式宣布,一種新型鋁-石墨

 2018年才剛剛開始,中國浙江大學(xué)科研團(tuán)隊就傳來了重大的喜訊:浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系高超團(tuán)隊正式宣布,一種新型鋁-石墨烯電池誕生了。
 
 


左圖:電池在冰鹽浴中工作  右圖:電池在高溫下不燃燒
 
該電池的正極為石墨烯薄膜,負(fù)極為金屬鋁。該電池在1.1秒鐘內(nèi)就可以完成充電。不僅僅如此,其還具備著讓人驚嘆的強(qiáng)悍性能。
 
使用壽命長:它在25萬次充放電循環(huán)后依舊可以保持91%的容量。也就說,該電池在每天平均充電十次的情況下,也能使用到70年。
 
剛?cè)岵⒋妫哼@種新型電池,在-45℃的情況下,也能正常工作;即便是被你彎折一萬次,其容量也完全保持;而且,就算你把電芯暴露于火焰中也不會起火或爆炸。
 
消息一經(jīng)公布立刻引起了媒體的高度注意,人民日報、中央電視臺等各大媒體紛紛報道。
 
一片片泛著金屬光澤的深灰色薄膜,就是團(tuán)隊最新研發(fā)的石墨烯—鋁電池。它的正極是石墨烯薄膜,負(fù)極是金屬鋁。把兩片電池串聯(lián)在一起,就能點亮一組LED燈。經(jīng)過測試,石墨烯正極的比容量達(dá)到120 mAh/g(毫安時每克),在25萬次充放電循環(huán)后仍能保持91%的容量;同時其倍率性能優(yōu)異,快速充電可1.1秒內(nèi)充滿電,仍具有111 mAh/g的可逆比容量。
 
 
鋁-石墨烯電池點亮了印有"ZJU120"的LED燈串
 
鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素,廉價安全,在電池制備中是一種理想的負(fù)極材料。但是多年來,鋁電池的整體性能仍然比不上鋰離子電池和超級電容器。關(guān)鍵問題是要設(shè)計出能與鋁匹配、高效工作的正極材料,才能真正發(fā)揮出色的電化學(xué)性能。
 
經(jīng)過一年半摸索和積累,高超團(tuán)隊提出了石墨烯正極材料的“三高三連續(xù)”設(shè)計原則。“三高”指微觀結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量、高取向、高孔道率;“三連續(xù)”指宏觀結(jié)構(gòu)上有連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)、連續(xù)的離子傳輸通道和連續(xù)的離子嵌層通道。
 
這一設(shè)計原則讓鋁-石墨烯電池的性能向前邁出一大步。之前,鋁電池的比容量一直在60 mAh/g左右徘徊,可反復(fù)充放電次數(shù)也在數(shù)千次以內(nèi)。
“現(xiàn)在一些智能手機(jī)也有快充功能,看似電池很快充滿了,實際續(xù)航時間并不長。”高超說,而這種新型電池現(xiàn)在的實驗室數(shù)據(jù)是1.1秒就能充滿電,比電容量損失輕微。
這表明,未來如果用到手機(jī)上,充電5秒鐘通話2小時是完全可能的。但是,高超說,距離真正商業(yè)化還面臨很大的挑戰(zhàn),需要更多科學(xué)家的努力和投入才能實現(xiàn)。

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激光石墨烯電池
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