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用石墨烯制造鋰離子電池中的陽極或陰極

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2321次  |  2019年05月29日  

雖然我們的電子產(chǎn)品越來越小,功能也越來越強(qiáng)大,但商用電池的發(fā)展卻沒有跟上步伐。


大多數(shù)人都聽說過鋰離子電池。它們幾乎存在于所有的移動(dòng)電子設(shè)備中——從你的手機(jī)和筆記本電腦,到飛機(jī)甚至宇宙飛船上的備用電源。


然而,令人驚訝的是,盡管需求巨大,鋰離子電池的基本設(shè)計(jì)在最近幾年仍然大體相似。電池壽命往往是許多現(xiàn)有和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的制約因素。這對(duì)于電動(dòng)車等未來技術(shù)的發(fā)展,以及風(fēng)能和太陽能等可再生能源的高容量存儲(chǔ)都是至關(guān)重要的。


事實(shí)上,由于開發(fā)新電池的進(jìn)展相對(duì)緩慢,許多電子產(chǎn)品制造商開始試圖降低或維持產(chǎn)品的電力需求,以尋求一種平衡。


這并不是說沒有對(duì)新能源儲(chǔ)存技術(shù)的研究。事實(shí)上遠(yuǎn)非如此。在過去的幾十年里,這一領(lǐng)域的研究呈爆炸式增長。不出所料,其中很大一部分都是圍繞著改進(jìn)鋰離子電池展開的。新的“神奇材料”石墨烯也被認(rèn)為是解決這一問題的關(guān)鍵。石墨烯具有許多有趣的特性,這使得研究人員建議要么修改鋰離子電池的組件,要么使用石墨烯作為儲(chǔ)能介質(zhì),作為有前途的解決方案。

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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%

石墨烯還被用于開發(fā)電力需求極低的電子設(shè)備。這是可能的(部分原因),因?yàn)榧兪┰谑覝叵碌碾娮杪适撬幸阎牧现凶畹偷摹杉兪┲瞥傻钠骷热魏纹渌牧?在室溫下)的導(dǎo)電效率更高。因此,很少有能源被浪費(fèi)。


用石墨烯制造的設(shè)備不會(huì)遇到當(dāng)前電子產(chǎn)品所面臨的加熱問題——它們可以在溫度幾乎沒有上升的情況下無限運(yùn)行。


高溫對(duì)電子設(shè)備有害;這意味著能源正在被浪費(fèi),而且隨著溫度的升高,它往往會(huì)進(jìn)一步降低設(shè)備的效率。純石墨烯實(shí)際上消除了這類能量損失,這使得用它生產(chǎn)的設(shè)備非常節(jié)能。對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品來說,這可能意味著更強(qiáng)大的設(shè)備和更長的電池續(xù)航時(shí)間——這是一個(gè)雙贏的局面。


此外,研究表明,使用石墨烯替代或增強(qiáng)鋰離子電池組件,可以顯著提高電池的能量密度和壽命。一種流行的技術(shù)是用石墨烯制造鋰離子電池中的陽極或陰極。下一個(gè)電池可能是超級(jí)電容器。


石墨烯可以幫助電池在移動(dòng)過程中充電

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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:勘探測繪、無人設(shè)備

各種尺寸的超級(jí)電容器


另一種技術(shù)是利用石墨烯本身作為儲(chǔ)能介質(zhì)。這種電池已被用于制造超級(jí)電容器——可能是鋰離子電池未來最強(qiáng)的競爭對(duì)手,而鋰離子電池的使用需要非??斓某潆姇r(shí)間,比如電動(dòng)車。這可以說是他們的關(guān)鍵特征。


超級(jí)電容器從完全放電到充滿電比鋰離子電池快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在這種情況下,石墨烯的大面積是很重要的,因?yàn)榭梢詢?chǔ)存的電荷量與石墨烯原料的表面積有關(guān)。所以石墨烯是理想的。盡管超級(jí)電容器有潛力挑戰(zhàn)無處不在的鋰離子電池,但目前的超級(jí)電容器總是太大、太貴,無法替代它們?cè)谙嗤淖饔?。然而,原型表明超?dǎo)體可能在不久的將來滿足替換傳統(tǒng)電池的必要要求。最終,這些原型機(jī)的挑戰(zhàn)在于大規(guī)模生產(chǎn)的能力,以滿足消費(fèi)電子行業(yè)的需求。


迄今為止,基于石墨烯的解決方案一直難以大規(guī)模生產(chǎn),這在一定程度上要?dú)w功于分離高質(zhì)量石墨烯的難度。盡管如此,能源儲(chǔ)存和節(jié)能技術(shù)的前景還是光明的。無論石墨烯最終是否在這場革命中發(fā)揮作用,很明顯,對(duì)這些技術(shù)的研究最終將導(dǎo)致引入更廉價(jià)、更耐用、容量更高的產(chǎn)品。


毫不夸張地說,下一代能源存儲(chǔ)設(shè)備將帶來一場能源革命,這可能有助于迎來全電動(dòng)汽車時(shí)代、大規(guī)??稍偕茉窗l(fā)電時(shí)代以及我們對(duì)化石燃料的依賴的終結(jié)。


鉅大鋰電,22年專注鋰電池定制

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