钜大LARGE | 点击量：278次 | 2024年01月22日
石墨烯锂离子电池工作原理，石墨烯电池的原理
内容如下:利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。石墨烯电池在饱和氯化铜溶液中，时间(小时、天数)和产生电压的关系。
微型石墨烯超级电容技术突破可以说是给电池带来了革命性发展。目前主要制造微型电容器的方法是平板印刷技术，需要投入大量的人力和成本，阻碍了产品的商业应用。而现在只需要常见的DVD刻录机，甚至是在家里，利用廉价材料30分钟就可以在一个光盘上制造100多个微型石墨烯超级电容。
石墨烯电池利用环境热量自行充电的试验
石墨烯电池在饱和氯化铜溶液中，时间(小时、天数)和产生电压的关系。
实验制成电路其中包含LED，用电线连接到带状石墨烯。他们只是把石墨烯放在氯化铜(copperchloride)溶液中，进行观察。LED灯亮了。实际上，他们需要6个石墨烯电路，形成串联，这样就可产生所需的2V，使LED灯发亮，就可以得到这个图片。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
徐子涵和同事说，这里发生情况就是铜离子具有双重正电荷，穿过溶液的速度约每秒300米，因为溶液在室温下的热能量。当离子猛烈撞入石墨烯带时，碰撞会产生足够的能量，使不在原位的电子离开石墨烯。电子有两种选择：可以离开石墨烯带，和铜离子结合，也可以穿过石墨烯，进入电路。
原来，流动的电子在石墨烯中更快，超过它穿过溶液的速度，所以电子自然会选择路径，穿过电路。正是这一点点亮了LED灯“释放的电子更倾向于穿过石墨烯表面，而不是进入电解液。设备就是这样产生电压的，”徐子涵说。
因此，这个装置产生的能量来自周围环境的热量。他们可以提高电流，只需加热溶液，也可用超声波加快铜离子。只依靠周围热量，就可以使他们的石墨烯电池持续运行20天。但是，还有一个重要的问号。另一个假设是某种化学反应产生电流，就像普通的电池。
然而，徐子涵和同事说，他们排除了这一点，因为进行了几组控制实验。然而，这些是在一些补充材料中介绍的，他们似乎并没有放在arXiv网站上。他们需要赶在别人做出严肃声明之前公开。从表面价值来看，这看起来是一项非常重要的成果。其他人也在石墨烯中产生过电流，但只是让水流过它，所以这并不真的使人吃惊，移动的离子也可以产生这样的效果。这预示着清洁的绿色电池，只依靠环境热量驱动。徐子涵和同事说：“这代表着一个巨大的突破，研究的是自驱动技术”。
科普一下：
1、石墨烯电池只是一种说法而已，其本身还是锂电池或者其他介质电池。
2、石墨烯是一种超级薄的材料，本身是不能存储电能的，它主要用来把电池的两极的材料分开，电子可以非常轻易穿过，也就是电池的内阻会非常小，也就是为啥其充电速度快的原因。
3、了解了以上的知识，大家也就知道了，同样体积的石墨烯电池，其容量不会有太大的优势，甚至还有劣势，因为要设计快充的电路。所以使用石墨烯电池就可以待机十天半个月是不可能的，个别变态设计除外！
4、石墨烯电池的主要优势在于其使用寿命和充电速度。经过试验测试，石墨烯电池2000次充放电衰减率15%以内，同比普通锂电池约40~80%，充电速度5000毫安时的半小时可以充满，如果电路设计合适，理论上可以5秒以内充满，但充电速度的瓶颈不在于电池本身，而在于充电器和充电线缆，要达到这么大功率，对电源传输线路是一个很大的考验。
不懂的不要误导老百姓了。。。。。可以自己百度百科：石墨烯电池
1）石墨烯具有超大的比表面积（2630m2/g），可降低电池极化，从而减少因极化造成的能量损失。
2）石墨烯具有优良的导电和导热特性，即具备良好的电子传输通道和稳定性。
3）石墨烯片层的尺度在微纳米量级，远小于体相石墨的，这使得Li+在石墨烯片层之间的扩散路径缩短；片层间距的增大也有利于Li+的扩散传输，有利于锂离子电池功率性能的提高。
石墨烯电池的原理是什么？石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
下文主要总结了石墨烯在锂电正负极电极材料中的应用及其优势。
1.石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
石墨烯直接作为锂离子电池负极材料
石墨烯直接储锂的优点：1）高比容量：锂离子在石墨烯中具有非化学计量比的嵌入?脱嵌，比容量可达700~2000mAh/g；2）高充放电速率：多层石墨烯材料的层间距离要明显大于石墨的层间距，更有利于锂离子的快速嵌入和脱嵌。大多研究也表明，石墨烯负极的容量有540mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基团充放电过程中分解或与Li+发生反应造成电池容量的衰减，其倍率性能也受到较大影响。
杂原子的掺杂带来的缺陷会改变石墨烯负极材料的表面形貌，进而改善电极-电解液之间的润湿性，缩短电极内部电子传递的距离，提高Li+在电极材料中的扩散传递速度，从而提高电极材料的导电性和热稳定性。例如掺杂的N、B原子可使石墨烯的结构发生形变（图1），在50mA/g倍率下充放电，容量为1540mAh/g，且掺杂N、B后的石墨烯材料可以在较短的时间内进行快速充放电，在快速充放电倍率为25A/g下，电池充满时间为30s［2］。
石墨烯电池的原理是什么？石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
但石墨烯材料直接作为电池负极仍然存在一些缺点，包括：
1）制备的单层石墨烯片层极易堆积，比表面积的减少使其丧失了部分高储锂空间；
2）首次库伦效率低，一般低于70%。由于大比表面积和丰富的官能团，循环过程中电解质会在石墨烯表面发生分解，形成SEI膜；同时，碳材料表面残余的含氧基团与锂离子发生不可逆副反应，造成可逆容量的进一步下降；
3）初期容量衰减快；
4）电压平台及电压滞后。因此，为解决存在的这一系列问题，将石墨烯和其他材料进行复合制作成石墨烯基复合负极材料成为现在锂电池研究的热点和锂电负极材料发展的一个方向。
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