石墨烯电池发展方向和前景

“所有依赖能源的应用都面临着一个挑战，那就是创造一个更强劲、更高效的电池燃料电池。”我们发现石墨烯在原子层面上继续操控电子行为，给我们提供了很大的灵活性。

锂离子电池

石墨烯电池正迅速变得比以前的石墨电池更受欢迎。它们是一种新兴的技术，允许更快的周期和增加的电极密度。他们也有能力延长充电时间，提高电池的使用寿命。

石墨电池是一种经过验证的技术，有多种形式。像石墨一样，各种类型的功能石墨烯衍生物电极现在都可以使用，研究人员发现了许多优于纯石墨电极的优点。

从历史上看，石墨被用作主要的阴极材料，锂离子进入结构孔。然而，石墨烯缺乏这种能力，但由于其较大的表面积，它可以通过表面吸附和诱导成键来储存锂离子。

诱导成键通常发生在石墨烯衍生物和锂离子附着于功能化表面的过程中。除了具有较大的表面积外，高导电性是石墨烯电极的另一个关键特性。传统电池中使用的许多金属氧化物有低体积的能量密度、低电导率和接触点的损失等缺点。

利用石墨烯进行金属氧化物的混合，可以消除大部分的问题，而且由于间隙离子和混合矩阵之间的相互作用的巨大改善，电导率变得更大。为了生产石墨烯-金属氧化物纳米粒子，石墨烯在过程中作为模板，由于石墨烯的常规重复结构，产生了均匀分布的矩阵。这一过程也限制了纳米颗粒的聚集，在锂充电和放电循环过程中促进了纳米颗粒的表面。因此，相对于纯电动的电极，在特定容量和循环性能方面有了改进。锂离子电池的价格不能大幅降低，因为锂的价格仍然很高。这项技术并不依赖于金属和其他有毒物质，所以如果需要处理的话，它是环保的

石墨烯产品

石墨烯纳米粒(GNPs)拥有一些电池应用的最佳性能。它们可以作为其他碳基材料的替代品。GNPs具有优异的导热性、导电性、机械稳定性和提供复合材料的能力，增强了机械强度、导电性，降低了气体的渗透性。

氧化石墨烯(和还原的氧化石墨烯)是一种分散体，一种粉末，或一种自旋涂膜。便宜的石墨烯氧化物的元素组成包括35-42%的碳、45-55%的氧和3-5%的氢。它还提供氧化石墨烯薄膜和涂层。一种由廉价的管道单层石墨烯氧化物产品在玻璃上涂布的氧化石墨烯薄膜，其最终厚度为5-20nm。它的电导率在104-105的范围内，而在101-103的范围内的薄片电阻。

相反,一个(灵活)石墨烯表在一个灵活的有机基质提供相同的厚度和面积,但电导率范围103-103Sm-1和薄层电阻范围102-104Ωsq-1。

廉价的电子管还提供CVD石墨烯薄膜，这些薄膜生长在一系列的基体上，包括硅、石英、PET和铜。它们也可以被转移到一系列的客户提供的底物，如果它们与用于将石墨烯从基体上浮起的溶剂相兼容，这样它就可以被重新沉积到基板上。

石墨烯电池技术

石墨烯及其衍生物具有优异的电导率和导热性、大的比表面积和天然的粘附性等优异性能。传统的和前瞻性的电池材料在使用石墨烯的功能时可以显著地增强。这些优点在实际电池中有几种体现。

使用石墨烯衍生物制备的半导体电池材料不需要纳米尺寸来达到所有实际应用的电导率。用较大的颗粒制备的电极需要明显较少的添加剂，具有包装密度和最终电池的实际能量密度。此外，材料处理和处理的便利性也得到了提高。

更大的粒子是热稳定的，石墨烯的特殊导热系数降低了任何地方的温度梯度，阻止了高能量细胞的热量流失。电极表面的局部散热也延长了电池寿命。

石墨烯的突破可能会引发电动汽车革命:质子的发现将为超级高效的电池铺平道路。

石墨烯是世界上最薄、最坚硬的材料，它对原子和分子是不渗透的。

电池似乎是电动汽车普及的一个限制因素。它们是汽车中最昂贵的部件之一，与汽油动力汽车相比，它们的行驶里程有限。

曼彻斯特大学的研究人员惊奇地发现，带正电荷的氢原子——质子——可以通过它。

通过使用石墨烯薄膜，发现可以提高汽车燃料电池的效率。

科学家们发现了石墨烯令人惊讶的新特性，石墨烯是世界上最薄、最坚硬的材料，它可以加速电动汽车和其他绿色技术的发展。

在铅笔芯中发现的新发现的碳石墨，允许带正电荷的氢原子或质子穿过它。

科学家们发现可以提高汽车燃料电池的效率，因为电池可以从氢气中产生电能。

他们说，他们的发现提出了一种可能性，即在未来，石墨烯薄膜可以用来从大气中“筛选出”氢气来发电。

这是因为单原子厚物质就像一个过滤器，允许质子通过它，同时阻止其他原子的通过。

科学家们可以在一层膜的一侧收集质子，并在一个腔内积聚其他被阻塞的原子。

使用这样一种薄膜，燃料电池可以从空气中提取氢气并燃烧，以驱动电动汽车，而电动汽车不会排放有害环境的废气。普通电池占据了大量的空间，而超级电容膜则可以集成到车辆的多个区域，如车身面板、车顶、地板和门。超级电容器可以为车辆提供所需的能量，同时使车辆本身更轻。

“未来,希望即将开发的超级电容器存储更多的能量比锂电池,同时保留的能力释放能量快10倍——这意味着汽车可以完全由超级电容器的车身,”因为超级电容器是由石墨烯制成的，一层碳只有一个原子厚，所以薄膜是一个更生态的选择。此外，由于碳的来源比传统电池中的锂更容易获得，随着时间的推移，它可能会变得相当经济，而且生产变得更加普遍。