鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：16090次 | 2018年06月27日
石墨烯鋰電池工作原理，石墨烯電池的原理
內(nèi)容如下:利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，開(kāi)發(fā)出的一種新能源電池。石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中，時(shí)間(小時(shí)、天數(shù))和產(chǎn)生電壓的關(guān)系。
微型石墨烯超級(jí)電容技術(shù)突破可以說(shuō)是給電池帶來(lái)了革命性發(fā)展。目前主要制造微型電容器的方法是平板印刷技術(shù)，需要投入大量的人力和成本，阻礙了產(chǎn)品的商業(yè)應(yīng)用。而現(xiàn)在只需要常見(jiàn)的DVD刻錄機(jī)，甚至是在家里，利用廉價(jià)材料30分鐘就可以在一個(gè)光盤上制造100多個(gè)微型石墨烯超級(jí)電容。
石墨烯電池利用環(huán)境熱量自行充電的試驗(yàn)
石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中，時(shí)間(小時(shí)、天數(shù))和產(chǎn)生電壓的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)制成電路其中包含LED，用電線連接到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅(copperchloride)溶液中，進(jìn)行觀察。LED燈亮了。實(shí)際上，他們需要6個(gè)石墨烯電路，形成串聯(lián)，這樣就可產(chǎn)生所需的2V，使LED燈發(fā)亮，就可以得到這個(gè)圖片。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
徐子涵和同事說(shuō)，這里發(fā)生情況就是銅離子具有雙重正電荷，穿過(guò)溶液的速度約每秒300米，因?yàn)槿芤涸谑覝叵碌臒崮芰俊．?dāng)離子猛烈撞入石墨烯帶時(shí)，碰撞會(huì)產(chǎn)生足夠的能量，使不在原位的電子離開(kāi)石墨烯。電子有兩種選擇：可以離開(kāi)石墨烯帶，和銅離子結(jié)合，也可以穿過(guò)石墨烯，進(jìn)入電路。
原來(lái)，流動(dòng)的電子在石墨烯中更快，超過(guò)它穿過(guò)溶液的速度，所以電子自然會(huì)選擇路徑，穿過(guò)電路。正是這一點(diǎn)點(diǎn)亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過(guò)石墨烯表面，而不是進(jìn)入電解液。設(shè)備就是這樣產(chǎn)生電壓的，”徐子涵說(shuō)。
因此，這個(gè)裝置產(chǎn)生的能量來(lái)自周圍環(huán)境的熱量。他們可以提高電流，只需加熱溶液，也可用超聲波加快銅離子。只依靠周圍熱量，就可以使他們的石墨烯電池持續(xù)運(yùn)行20天。但是，還有一個(gè)重要的問(wèn)號(hào)。另一個(gè)假設(shè)是某種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，就像普通的電池。
然而，徐子涵和同事說(shuō)，他們排除了這一點(diǎn)，因?yàn)檫M(jìn)行了幾組控制實(shí)驗(yàn)。然而，這些是在一些補(bǔ)充材料中介紹的，他們似乎并沒(méi)有放在arXiv網(wǎng)站上。他們需要趕在別人做出嚴(yán)肅聲明之前公開(kāi)。從表面價(jià)值來(lái)看，這看起來(lái)是一項(xiàng)非常重要的成果。其他人也在石墨烯中產(chǎn)生過(guò)電流，但只是讓水流過(guò)它，所以這并不真的使人吃驚，移動(dòng)的離子也可以產(chǎn)生這樣的效果。這預(yù)示著清潔的綠色電池，只依靠環(huán)境熱量驅(qū)動(dòng)。徐子涵和同事說(shuō)：“這代表著一個(gè)巨大的突破，研究的是自驅(qū)動(dòng)技術(shù)”。
科普一下：
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
1、石墨烯電池只是一種說(shuō)法而已，其本身還是鋰電池或者其他介質(zhì)電池。
2、石墨烯是一種超級(jí)薄的材料，本身是不能存儲(chǔ)電能的，它主要用來(lái)把電池的兩極的材料分開(kāi)，電子可以非常輕易穿過(guò)，也就是電池的內(nèi)阻會(huì)非常小，也就是為啥其充電速度快的原因。
3、了解了以上的知識(shí)，大家也就知道了，同樣體積的石墨烯電池，其容量不會(huì)有太大的優(yōu)勢(shì)，甚至還有劣勢(shì)，因?yàn)橐O(shè)計(jì)快充的電路。所以使用石墨烯電池就可以待機(jī)十天半個(gè)月是不可能的，個(gè)別變態(tài)設(shè)計(jì)除外！
4、石墨烯電池的主要優(yōu)勢(shì)在于其使用壽命和充電速度。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，石墨烯電池2000次充放電衰減率15%以內(nèi)，同比普通鋰電池約40~80%，充電速度5000毫安時(shí)的半小時(shí)可以充滿，如果電路設(shè)計(jì)合適，理論上可以5秒以內(nèi)充滿，但充電速度的瓶頸不在于電池本身，而在于充電器和充電線纜，要達(dá)到這么大功率，對(duì)電源傳輸線路是一個(gè)很大的考驗(yàn)。
不懂的不要誤導(dǎo)老百姓了。。。。。可以自己百度百科：石墨烯電池
1）石墨烯具有超大的比表面積（2630m2/g），可降低電池極化，從而減少因極化造成的能量損失。
2）石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性，即具備良好的電子傳輸通道和穩(wěn)定性。
3）石墨烯片層的尺度在微納米量級(jí)，遠(yuǎn)小于體相石墨的，這使得Li+在石墨烯片層之間的擴(kuò)散路徑縮短；片層間距的增大也有利于Li+的擴(kuò)散傳輸，有利于鋰離子電池功率性能的提高。
石墨烯電池的原理是什么？石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
下文主要總結(jié)了石墨烯在鋰電正負(fù)極電極材料中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。
1.石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
石墨烯直接作為鋰離子電池負(fù)極材料
石墨烯直接儲(chǔ)鋰的優(yōu)點(diǎn)：1）高比容量：鋰離子在石墨烯中具有非化學(xué)計(jì)量比的嵌入?脫嵌，比容量可達(dá)700~2000mAh/g；2）高充放電速率：多層石墨烯材料的層間距離要明顯大于石墨的層間距，更有利于鋰離子的快速嵌入和脫嵌。大多研究也表明，石墨烯負(fù)極的容量有540mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基團(tuán)充放電過(guò)程中分解或與Li+發(fā)生反應(yīng)造成電池容量的衰減，其倍率性能也受到較大影響。
雜原子的摻雜帶來(lái)的缺陷會(huì)改變石墨烯負(fù)極材料的表面形貌，進(jìn)而改善電極-電解液之間的潤(rùn)濕性，縮短電極內(nèi)部電子傳遞的距離，提高Li+在電極材料中的擴(kuò)散傳遞速度，從而提高電極材料的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性。例如摻雜的N、B原子可使石墨烯的結(jié)構(gòu)發(fā)生形變（圖1），在50mA/g倍率下充放電，容量為1540mAh/g，且摻雜N、B后的石墨烯材料可以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速充放電，在快速充放電倍率為25A/g下，電池充滿時(shí)間為30s［2］。
石墨烯電池的原理是什么？石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用
但石墨烯材料直接作為電池負(fù)極仍然存在一些缺點(diǎn)，包括：1）制備的單層石墨烯片層極易堆積，比表面積的減少使其喪失了部分高儲(chǔ)鋰空間；2）首次庫(kù)倫效率低，一般低于70%。由于大比表面積和豐富的官能團(tuán)，循環(huán)過(guò)程中電解質(zhì)會(huì)在石墨烯表面發(fā)生分解，形成SEI膜；同時(shí)，碳材料表面殘余的含氧基團(tuán)與鋰離子發(fā)生不可逆副反應(yīng)，造成可逆容量的進(jìn)一步下降；3）初期容量衰減快；4）電壓平臺(tái)及電壓滯后。因此，為解決存在的這一系列問(wèn)題，將石墨烯和其他材料進(jìn)行復(fù)合制作成石墨烯基復(fù)合負(fù)極材料成為現(xiàn)在鋰電池研究的熱點(diǎn)和鋰電負(fù)極材料發(fā)展的一個(gè)方向。
