本帖最后由 面壁深功 于 2017-12-25 17:37 編輯
浙大研制出新型鋁-石墨烯超級電池 充電5秒通話2小時 近日,，浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系高超團(tuán)隊研制出的新型鋁-石墨烯電池,。這種電池可以在零下40攝氏度到120攝氏度的環(huán)境中工作,，可謂既耐高溫,，又抗嚴(yán)寒。在零下30攝氏度的環(huán)境中,，這種新型電池能實現(xiàn)1000次充放電性能不減,，而在100攝氏度的環(huán)境中，它能實現(xiàn)4.5萬次穩(wěn)定循環(huán),。這種新型電池是柔性的,，將它彎折一萬次后,，容量完全保持；而且,，即使電芯暴露于火焰中也不會起火或爆炸,。 最新研發(fā)的石墨烯—鋁電池，它的正極是石墨烯薄膜,，負(fù)極是金屬鋁,。把兩片電池串聯(lián)在一起,，就能點亮一組LED燈,。經(jīng)過測試，石墨烯正極的比容量達(dá)到120mAh/g（毫安時每克）,，在25萬次充放電循環(huán)后仍能保持91%的容量,；同時其倍率性能優(yōu)異，快速充電可1.1秒內(nèi)充滿電,，仍具有111mAh/g的可逆比容量,。 file:///C:/Users/Think/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg 鋁-石墨烯電池點亮了印有“ZJU120”的LED燈串相比于鋰電池，高超課題組研發(fā)的鋁-石墨烯電池展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢：一般電池隨著反復(fù)充放電,，比電容量會不斷降低,，這就是俗話說的‘不耐用’。 但這塊長相“毫不起眼”的鋁-石墨烯電池在這一點上則表現(xiàn)優(yōu)異,。如果把一次充電—放電作為一次循環(huán),，這種電池經(jīng)歷25萬次循環(huán)，比電容量仍高達(dá)91%,，幾乎沒有損失,。 如果智能手機(jī)用上這種電池，每天哪怕充電10次,，也能用上近70年,。 “這種鋁—石墨烯‘超級’電池，倍率性能和循環(huán)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他電池,，比超級電容器具有更高的能量密度,，相當(dāng)?shù)谋堵市阅芎脱h(huán)壽命�,！备叱f,。 鋁電池體系邁出一大步鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，廉價安全,，在電池制備中是一種理想的負(fù)極材料,。但是多年來，鋁電池的整體性能仍然比不上鋰離子電池和超級電容器,。關(guān)鍵問題是要設(shè)計出能與鋁匹配,、高效工作的正極材料,，才能真正發(fā)揮出色的電化學(xué)性能。 2015年,，斯坦福大學(xué)的戴宏杰課題組在Nature雜志發(fā)表工作,，采用高溫裂解石墨泡沫來制作正極，首次實現(xiàn)了比容量較高且可長循環(huán)的鋁離子電池,。高超課題組受此啟發(fā),，嘗試用石墨烯膜來制作鋁電池的電極。 經(jīng)過一年半摸索和積累,，高超團(tuán)隊提出了石墨烯正極材料的“三高三連續(xù)”設(shè)計原則,。 file:///C:/Users/Think/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg “三高三連續(xù)”設(shè)計原則“電池的性能，關(guān)鍵取決于電子和離子在正極和負(fù)極之間‘奔跑’的狀態(tài),�,！备叱f，電極材料要讓盡可能多的電子和離子暢通地奔跑,，或者快速‘歸位’,。如果路不夠多或者道路擁擠，性能就會受到影響,�,！叭摺敝肝⒂^結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量、高取向,、高孔道率,；“三連續(xù)”指宏觀結(jié)構(gòu)上有連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)、連續(xù)的離子傳輸通道和連續(xù)的離子嵌層通道,。 這一設(shè)計原則讓鋁—石墨烯電池的性能向前邁出一大步,。之前，鋁電池的比容量一直在60mAh/g左右徘徊,，可反復(fù)充放電次數(shù)也在數(shù)千次以內(nèi),。
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發(fā)表于 2017-12-26 08:26:32
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