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    石墨烯电池的优缺点分析

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    • 石墨烯电池
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      走狗屎运

        石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。它的厚度大约为0.335nm,根据制备方式的不同而存在不同的起伏,通常在垂直方向的高度大约1nm左右,水平方向宽度大约10nm到25nm,是除金刚石以外所有碳晶体(零维富勒烯,一维碳纳米管,三维体向石墨)的基本结构单元。

        石墨烯在能源领域的应用

        在这其中,石墨烯在能源领域的应用是最火热,也是最被看好的方向。从原理上讲,石墨烯作为一种优秀的二维导电材料,加入锂离子电池正极材料(磷酸铁锂等)中,即可以提高电极材料的导电性,又可以包裹正极纳米颗粒,是对现有“炭黑+碳纳米管”导电剂的升级换代。

        加入石墨烯导电剂的锂电池,其倍率性能、一致性和寿命都有不同程度的提高(这是优点吧)。

        此外,石墨烯还可以加入到新的负极材料(中间相炭微球等)中,提升电极材料的性能,也是一个未来发展的可能性。

        这些应用虽然不是锂电池最核心的技术,对锂电池的容量和密度也没有较大的改善,但是可以提高电池组乃至新能源汽车的综合性能,是石墨烯应用领域技术成熟度比较高的方向。

        石墨烯电池,利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出的一种新能源电池。

        石墨烯电池的基本原理:石墨烯电池在饱和氯化铜溶液中,时间(小时、天数)和产生电压的关系。

        实验制成电路其中包含LED,用电线连接到带状石墨烯。他们只是把石墨烯放在氯化铜(copperchloride)溶液中,进行观察。LED灯亮了。实际上,他们需要6个石墨烯电路,形成串联,这样就可产生所需的2V,使LED灯发亮,就可以得到这个图片。

        徐子涵和同事说,这里发生情况就是铜离子具有双重正电荷,穿过溶液的速度约每秒300米,因为溶液在室温下的热能量。当离子猛烈撞入石墨烯带时,碰撞会产生足够的能量,使不在原位的电子离开石墨烯。电子有两种选择:可以离开石墨烯带,和铜离子结合,也可以穿过石墨烯,进入电路。

        原来,流动的电子在石墨烯中更快,超过它穿过溶液的速度,所以电子自然会选择路径,穿过电路。正是这一点点亮了LED灯“释放的电子更倾向于穿过石墨烯表面,而不是进入电解液。设备就是这样产生电压的,”徐子涵说。

        因此,这个装置产生的能量来自周围环境的热量。他们可以提高电流,只需加热溶液,也可用超声波加快铜离子。只依靠周围热量,就可以使他们的石墨烯电池持续运行20天。但是,还有一个重要的问号。另一个假设是某种化学反应产生电流,就像普通的电池。

        然而,徐子涵和同事说,他们排除了这一点,因为进行了几组控制实验。然而,这些是在一些补充材料中介绍的,他们似乎并没有放在arXiv网站上。他们需要赶在别人做出严肃声明之前公开。从表面价值来看,这看起来是一项非常重要的成果。其他人也在石墨烯中产生过电流,但只是让水流过它,所以这并不真的使人吃惊,移动的离子也可以产生这样的效果。这预示着清洁的绿色电池,只依靠环境热量驱动。徐子涵和同事说:“这代表着一个巨大的突破,研究的是自驱动技术”。

        石墨烯电池的优缺点:

        优点:

        1)储电量是目前市场最好产品的三倍。一个锂电池(以最先进的为准)的比能量数值为180wh/kg,而一个石墨烯电池的比能量则超过600wh/kg。

        2)用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里,而其充电时间不到8分钟。

        3)使用寿命长。其使用寿命是传统氢化电池的四倍,是锂电池的两倍。

        4)重量轻。石墨烯的特性使得电池的重量可以减少为传统电池的一半,这样可以提高装载该电池的机器的效率。

        5)成本低。生产这种电池的公司表示,它的成本将比锂电池低77%。”

        ”稳定型高,电池寿命长,充电速度快;

        缺点:

        传统导电碳/石墨很便宜,都是论吨卖的,而石墨烯太贵。一克上千的价格,这不是一般企业能够承受得了的。而数年前,石墨烯的价格曾高达每克5000元,远超黄金价格,普通消费者也难以承受。

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