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石墨烯是否会加到锂电池材质当中

钜大LARGE  |  点击量:479次  |  2019年06月20日  

与传统锂离子电池相比,石墨烯锂电池的优势无疑非常明显,它主要有耐高温、寿命长两大特点。

根据第四能源得到的信息,通过在电解液中加入高温抗分解添加剂,配合高温稳定的大单晶正极,大幅提升电池热稳定性。与此同时,通过利用石墨烯高效散热的特点,同等工况下,电池温度降低5℃。

因此,石墨烯锂电池能将使用上限温度提升10℃。在60℃的高温条件下使用,寿命为普通锂离子电池的2倍;即便在炎热气候地域如中东、非洲,该电池的使用寿命仍可长达4年以上。

石墨烯锂电池无疑是锂离子电池发展史上的重大突破。它将拓展锂离子电池的使用场景,比如烈日暴晒下需要工作的设备——无人机;还比如电动汽车,能让电动汽车在高温环境下也有极佳的续航表现。

瓦特实验室首席科学家李阳兴向第四能源记者透露,‘石墨烯锂电池技术主要解决了三个难题:第一,电解液加入特殊添加剂,避免其高温分解;第二,选大单晶三元材料做正极,增强热稳定性;第三,石墨烯的加入,实现高效散热。’石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。它的厚度大约为0.335nm,根据制备方式的不同而存在不同的起伏,通常在垂直方向的高度大约1nm左右,水平方向宽度大约10nm到25nm,是除金刚石以外所有碳晶体(零维富勒烯,一维碳纳米管,三维体向石墨)的基本结构单元。

很早之前就有物理学家在理论上预言,准二维晶体本身热力学性质不稳定,在室温环境下会迅速分解或者蜷曲,所以其不能单独存在。直到2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,对于石墨烯的研究才开始活跃起来,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。

另外,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体分子(氦气)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

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