鉅大LARGE | 點擊量:2557次 | 2020年12月24日
石墨烯電池存在么?
在冬天,我們都可能會遇到這樣的現象,當我們玩手機的時候,手機仍然有很多的電量,但是不知怎么的,它會堵塞,崩潰,關機,這是為何呢?這是因為手機里的鋰離子電池出了問題。
鋰離子在鋰離子電池的運行過程中會在正極和負極之間移動,而低溫會讓鋰離子的活性下降,很快跑不動,電池消耗迅速下降。怎么辦?有人提出了一個新想法:石墨烯。多年來,許多研究人員和供應商提出了石墨烯電池的概念,他們說這是劃時代的,因為石墨烯電池容量更大,充電更快,死亡更慢。
說到石墨烯,我們可以從初中化學開始。碳有兩種天然形式:石墨和鉆石。金剛石是碳結構最強、硬度最低、活度差的金剛石,也稱金剛石;石墨是一種深灰色的金屬不透明薄鱗片,固體、柔軟、油膩、導電性能優異,最常見的是2B鉛筆芯。
在石墨中,每個碳原子只與另外三個碳原子結合,形成一個層狀結構,層間結合力小,剝離簡單。假如石墨是一堆A4紙,石墨烯就是其中之一,只有一個原子那么厚。它是世界上最薄、最硬、電阻率最低的納米數據。其獨特的能帶結構使得電子可以傳導極低的能量損耗。這些特點使石墨烯成為商家眼中的唐僧肉。一時間,充電兩分鐘,通話一整天、充電一分鐘,行駛100公里等廣告語比比皆是。
然而,獲得純石墨烯并不容易,因為它在自然界中并不單獨存在,而且長期以來的研究僅限于多層石墨烯。2004年,曼徹斯特大學(universityofManchester)的安德烈海姆(Andregeim)和康斯坦丁諾沃塞洛夫(konstantinnovoselov)成功分離出了單個石墨烯平面,并在2010年獲得了諾貝爾物理學獎。這個分離過程既奇怪又簡單:用膠帶把石墨片的兩邊分開,逐漸將石墨烯還原成單層。如今,我們可以通過氧化還原等方式生產石墨烯,但要么成本太高,要么層數太多。
事實上,石墨烯的使用非常廣泛,電路、LED照明、手機或磨損的設備柔性屏幕盯著這個新類別等信息,但最熱門的方向,比石墨烯在鋰離子電池的組合,并利用類別,或者我們俗稱石墨烯電池這是100年以來的化學可充電電池,無數人希望能夠克服其低能量密度、長充電時間、低循環的缺陷,石墨烯被認為是救世主之一。
然而,目前還沒有純石墨烯電池這種東西。石墨烯電池在先天、技術和外部因素方面或多或少處于劣勢。至少到目前為止,石墨烯電池在實際應用中還有很長的路要走。雖然石墨烯可以改善電池的功能,但不能作為電池的核心信息。它在單片機中具有許多特殊的性能,但在實際應用中卻不能得到充分的應用。因此,在現實中,石墨烯重要用于結合碳、硅、錫等材料制造電池的正極和負極,或將石墨烯用作導電添加劑。所以與其叫它石墨烯電池,不如叫它石墨烯摻雜鋰離子電池/鉛酸電池。除制造工藝復雜、成品率低、成本高外,石墨烯電池實現工業化標準化量產,路長化。所以我們不要相信石墨烯電池。
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