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石墨烯电池存在么?

钜大LARGE  |  点击量:2564次  |  2020年12月24日  

在冬天,我们都可能会遇到这样的现象,当我们玩手机的时候,手机仍然有很多的电量,但是不知怎么的,它会堵塞,崩溃,关机,这是为何呢?这是因为手机里的锂离子电池出了问题。


锂离子在锂离子电池的运行过程中会在正极和负极之间移动,而低温会让锂离子的活性下降,很快跑不动,电池消耗迅速下降。怎么办?有人提出了一个新想法:石墨烯。多年来,许多研究人员和供应商提出了石墨烯电池的概念,他们说这是划时代的,因为石墨烯电池容量更大,充电更快,死亡更慢。


说到石墨烯,我们可以从初中化学开始。碳有两种天然形式:石墨和钻石。金刚石是碳结构最强、硬度最低、活度差的金刚石,也称金刚石;石墨是一种深灰色的金属不透明薄鳞片,固体、柔软、油腻、导电性能优异,最常见的是2B铅笔芯。


在石墨中,每个碳原子只与另外三个碳原子结合,形成一个层状结构,层间结合力小,剥离简单。假如石墨是一堆A4纸,石墨烯就是其中之一,只有一个原子那么厚。它是世界上最薄、最硬、电阻率最低的纳米数据。其独特的能带结构使得电子可以传导极低的能量损耗。这些特点使石墨烯成为商家眼中的唐僧肉。一时间,充电两分钟,通话一整天、充电一分钟,行驶100公里等广告语比比皆是。


然而,获得纯石墨烯并不容易,因为它在自然界中并不单独存在,而且长期以来的研究仅限于多层石墨烯。2004年,曼彻斯特大学(universityofManchester)的安德烈海姆(Andregeim)和康斯坦丁诺沃塞洛夫(konstantinnovoselov)成功分离出了单个石墨烯平面,并在2010年获得了诺贝尔物理学奖。这个分离过程既奇怪又简单:用胶带把石墨片的两边分开,逐渐将石墨烯还原成单层。如今,我们可以通过氧化还原等方式生产石墨烯,但要么成本太高,要么层数太多。


事实上,石墨烯的使用非常广泛,电路、LED照明、手机或磨损的设备柔性屏幕盯着这个新类别等信息,但最热门的方向,比石墨烯在锂离子电池的组合,并利用类别,或者我们俗称石墨烯电池这是100年以来的化学可充电电池,无数人希望能够克服其低能量密度、长充电时间、低循环的缺陷,石墨烯被认为是救世主之一。


然而,目前还没有纯石墨烯电池这种东西。石墨烯电池在先天、技术和外部因素方面或多或少处于劣势。至少到目前为止,石墨烯电池在实际应用中还有很长的路要走。虽然石墨烯可以改善电池的功能,但不能作为电池的核心信息。它在单片机中具有许多特殊的性能,但在实际应用中却不能得到充分的应用。因此,在现实中,石墨烯重要用于结合碳、硅、锡等材料制造电池的正极和负极,或将石墨烯用作导电添加剂。所以与其叫它石墨烯电池,不如叫它石墨烯掺杂锂离子电池/铅酸电池。除制造工艺复杂、成品率低、成本高外,石墨烯电池实现工业化标准化量产,路长化。所以我们不要相信石墨烯电池。


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