香港理工大学的自充电石墨烯电池装置

香港理工大学的研究人员近日开发出一种能够自我充电的石墨烯电池，使石墨烯在锂离子电池中的应用取得巨大进展之后又进入了一个新境界。
    这种石墨烯电池制作非常简单：
    第一步，先制作两个组件，一个是带LED灯的电路板，另一个是带状石墨烯。
    第二步，兑制适当比例的氯化铜溶液。
    第三步，将电路连接到石墨烯带上，然后再把石墨烯放入氯化铜溶液。
    此时，整个装置就产生充电电池的效果，LED就可以发出微弱的亮光。
    为了让LED产生真正的亮度，研究人员把六个连接有电路板的石墨烯带串联起来，这样可以产生2V以上的电压，看起来，LED灯与正常的亮度就是一样的了。
    这种装置之所以能产生电压使LED灯发亮，这与氯化铜中的铜离子和石墨烯带中电子的特性有密切关系。铜离子具有双重正电荷，氯化铜溶液在室温下可以产生热能，此时，铜离子在溶液中运动，速度达到300米/秒，一部分铜离子会猛烈撞向浸泡在氯化铜溶液中的石墨烯带，从而使石墨烯带中的电子离开原位。
    此时，离开石墨烯带的电子采取两种不同的离开方式，分别到达不同的地方。一部分电子进入溶液（此时可以理解为电解液）中和铜离子结合，使溶液中和，表现出稳定性。另一部分电子则穿过石墨烯进入电路中，从而使电路中产生电流，点亮了LED灯。
    由于离开石墨烯的电子在石墨烯中流动的更快，大大超过了它穿过氯化铜溶液的速度，因此，绝大部分的电子就选择穿过石墨烯进入电路中。
    石墨烯带在氯化铜溶液中能够产生反应的一个基本条件就是温度，必须是在室温条件下。换句话说，这种电池装置产生的能量来自周围环境的热量。研究人员称，仅仅依靠周围热量就能使石墨烯电池持续运行20天。另外一些供电措施有：提高电流、加热溶液、用超声波加快铜离子运行速度等。不过，与通常的充电电池不同，这种装置还不能靠某种化学反应产生电流。
    石墨烯良好的导电性使它在电池制备中备受注目。最近的一次应用是美国俄亥俄州某仪器公司利用锂电池在石墨烯表面和电极间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新的电池。这种新的电池装置可以把长达数小时的锂电池充电时间压缩到几分钟。作为一种利用化学反应制备的新型锂电池设备，美国的石墨烯电池比香港理工大学的石墨烯电池具有可以产业化的前景。