石墨烯电池制作方法是什么

石墨烯氧化钒电池

莱斯大学的研究人员发现了一种新材料，它是氧化钒（VO2）和石墨烯的混合物。该混合电源可用于锂离子电池阴极。测量结果表明，这种混合阴极能在20秒内完全充放电，并能承受1000多次充电循环。1000次循环后，容量仍优于标称的90%。

钒氧化物在锂离子电池中具有高的能量容量。这是因为它们像海绵相同收集锂离子。使用氧化钒（VO2）或五氧化二钒（VO5）的缺点是，氧化物通常是不好的导电体。低电导率导致较慢的充放电速率。

科学家们找到了一种利用石墨烯作为氧化钒结构骨架的方法，石墨烯是一种优秀的导体。这种混合材料从氧化钒那里继承了良好的容量特性，从石墨烯那里继承了良好的导电性，从而可以快速充电。

该工艺由氧化石墨纳米片与VO5粉末混合而成。混合物悬浮在水中并加热到高温。在这些温度下，五氧化二钒还原为VO2，而氧化石墨则还原为石墨烯。当VO2结晶时，它会形成约10纳米厚、600纳米宽的纳米带，并带有单原子厚度的石墨烯涂层。这些带有几十微米长，它们有非常大的比表面积，由于VO2的离子浸泡特性和石墨烯的高导电性，使得电子和锂离子的扩散非常快。这两个特性的结合，使快速充放电率，以及高的最高功率输出这些电池。

制造石墨烯电池的真正技术难点在于vo2-石墨烯混合材料的实际制造。为了生产这种混合物，必须非常精确地控制温度、压力和混合物浓度等工艺条件。这些工艺参数现在相比较较有名，而且可以很容易地控制，从而实现大规模生产。

石墨烯磷酸铁锂离子电池

磷酸铁锂锂离子电池又称磷酸铁锂（LFP），是一种以磷酸铁锂为阴极的可充电电池。LFP电池是一种可充电的锂离子电池。尽管它们的能量密度比其他一些消费级锂离子电池要低，但它们的功率密度却更高。功率密度是电池供应能量的速率指标。

由于其较高的功率密度，他们是特别有趣的使用在电动汽车。LiFePo4电池具有更好的热稳定性和化学稳定性，它比其他锂离子电池更安全。它们在充电过程中很难点燃，LFP电池比其他锂离子电池在充电失败前更容易被滥用。

石墨烯电池不仅充电速度比锂离子电池快很多倍，而且容量也更大，超过了传统LFP电池的理论最大容量。

将LiFePo4纳米颗粒与氧化石墨烯纳米薄片混合，并采用喷雾干燥和退火等工艺。结果是一种由LiFePo4初级纳米颗粒嵌入次级球形微粒组成的材料，这些微粒通过石墨烯片的三维网络松散地包裹在一起。

石墨烯是一种极好的导电材料，它的应用大大提高了电子的迁移率和迁移率。石墨烯片上的纳米孔可以新增整个三维石墨烯基体的Li+迁移率。他们创造的基本上是一个离子海绵，可以吸收锂离子，同时允许电子在矩阵中自由移动。

当应用于石墨烯电池时，这种新型的lifepo4-石墨烯复合材料出现了很好的效果，使电池具有一些很好的性能。首先，比容量是70毫安每克。这意味着你的手机电池重量可能低于20克。关于电动汽车来说，重量的减轻是一个受到热烈欢迎的进步，因为电动汽车可以使用数百公斤的电池来驱动。充放电率也有所提高。

这些改进的LFP石墨烯电池可以在10℃充电，在20℃放电1000次，容量衰减率仅低于15%。为了更好地理解这一点，假如一个电池的额定电流是1200毫安，这意味着，理论上，它可以供应1200毫安的电流，为一个小时。在这种情况下，1C代表额定电流，在我们的例子中是1200毫安。

普通锂离子电池的充电温度为0.5-0.8C，放电温度可达1℃。另一方面，这些改进的石墨烯电池能够以比传统锂离子电池高20倍的速度可靠地充放电。峰值放电率被安全地提高到70C，这是电池功率密度提高70倍。