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石墨烯电池--手机电量续航终结者
2018-11-16

还记得“充电五分钟,通话两小时”的广告语么?近年来,我们一直在追着电池的最新科技打转,智能手机也从待机半天到了待机一天,甚至待机三天。对于手机品质的追求来说,电池在其中绝对是首当其冲,又到了这样一个时代的转折点,三星突然宣布在石墨烯电池领域取得了新的突破 ,这让我们看到了新的曙光 ,事实上三星在去年就获得了不少石墨烯电池的专利 ,据说三星关于石墨烯电池的方案比锂电池电荷高了45% ,而且韩媒称三星的石墨烯电池研发已经完成 ,不久就可以看到商用产品了 ,如果真的成功了 ,那么智能手机虽然不能实现5分钟即可充满电的美好愿望,但12分钟内充满电还是可以实现的 ,而且具有超强的蓄电能力 ,充电速度不仅达到了锂电池的5倍还要更加环保。


石墨烯是个什么神仙材料?

石墨烯是20年前由英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆以及他的研究生们发现的。石墨烯(Graphene) 作为一种新型的二维材料,由碳原子以sp2杂化轨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。石墨烯与纸也差不多,但石墨烯比纸张更薄,石墨烯的厚度可以看成近似为零,因为它只是一层单原子石墨。单个原子的半径在1个纳米左右,所以石墨烯可以被看成是一种纳米材料。几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-8 俜m,比铜或银更低。


石墨烯与锂离子电池

锂离子电池的研究起源于20世纪70年代,早期的锂电池采用金属锂作为负极材料,由于充放电过程中产生的一些问题没能彻底解决,其安全性和循环性能一直不理想。直到1990年前后,索尼公司开发出了以碳为负极,锂可逆嵌入或脱嵌的锂离子电池,锂离子电池才得以大规模推广。锂离子电池具有高能量密度、高电压、自放电效应小、循环性能优越、环境友好等优点,是一种理想的绿色电源。


石墨是一种优秀的锂离子电池负极材料。石墨的导电性好,洁净度高,片层结构利于锂的嵌入与脱嵌,且锂原子嵌入石墨后电位基本保持不变。研究发现,当石墨层间被“撑开”时,石墨从二维的层状结构变为三维的体状结构,由于材料结构具有的一些特点,其储锂容量会显著提升,也就是说,通过将相等质量的石墨烯组装成更无序更“混乱”的结构,既可提升锂离子电池的容量,也可以改善锂离子电池的循环稳定性,从而使电池的寿命更长。


除了作为锂离子电池的负极材料,石墨烯还可以作为导电填料添加在正极材料中,提高正极的导电性和循环稳定性,综合来看,石墨烯应用于锂离子电池是未来必然的发展趋势。

石墨烯电池,未来可期

一直以来,石墨烯伴随着追捧,争议也从未间断。处在风口浪尖的“石墨烯电池”到底是概念炒作,还是真的可以迎来市场化契机的黑科技,虽然仍需要客观看待,但只要心怀期待,任何事都有可能发生。明天它在未来,也许转瞬之间,石墨烯手机电池不再只是一家之作而是在投入量产后纷纷落入“寻常百姓家”也说不定。总之,作为手机电量续航终结者标杆的石墨烯电池,未来可期。


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