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解析:石墨烯车用动力电池的续航能力

文章出处:合一能源人气:-发表时间:2016-12-07 00:00:00【
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一种新的“黑科技”就是石墨烯技术,现已横空出世。据报道,利用石墨烯聚合材料生产出来的汽车电池,有望达到这样惊人的效果:只充电几分钟,就可以让汽车连续开行1000公里。这种技术在西班牙、韩国等地,都接近于实现突破。

西班牙Graphenano公司同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池,其储电量是目前市场最好产品的三倍,用这种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。

石墨烯电池慨念

石墨烯是世界上最薄、最硬的材料,于2004年问世,其发现者英国曼彻斯特大学安德烈-海姆教授于2010年获得诺贝尔物理学奖。

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。

石墨烯电池的原理

石墨烯电池利用环境热量自行充电的试验。

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(copper chloride)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”。

但这仅仅是石墨烯的神奇应用之一。据称,石墨烯材料如果取代硅,有望让计算机处理器的运行速度快数百倍;石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命,制造出可折叠、伸缩的显示器件;石墨烯强度超出钢铁数十倍,有望被用于制造超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣等。

但这仅仅是石墨烯的神奇应用之一。据称,石墨烯材料如果取代硅,有望让计算机处理器的运行速度快数百倍;石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命,制造出可折叠、伸缩的显示器件;石墨烯强度超出钢铁数十倍,有望被用于制造超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣等。

石墨烯到底是什么东西?它其实是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。

石墨烯电池应用的意义

该产品的研发成功,彻底打开了石墨烯在消费电子锂电池动力锂电池以及储能领域锂电池的应用空间 。

电池循环寿命高达3500次左右,充电效率是普通充电产品的24倍。

石墨烯材料如果能成功的应用在锂离子电池中,可大幅度提升锂离子电池充放电速度

该材料具有极佳的电化学储能特性,除了超快速充放电,它还可以循环充电5万次以上,有望为电池行业带来革命性变化。

石墨烯电池续航能力

衡量一款DC的续航能力到底有多强?日本“相机与影像产品协会CIPA”制定的数码相机电力测试标准,测试方法是开机之后每隔30秒拍摄一张,闪光灯每隔两张闪一次,每次拍摄前得先动一下伸缩镜头,液晶屏幕则保持开启,拍到10张之后开机,然后重新来过,一直到液晶屏幕无法开启或无法拍摄为止。如果产品说明上注明的是CIPA标准,这样的数字才有参考价值。而电池实际工作时间往往会随保存或使用的条件或环境有所改变,所以我们不要被这些数值所迷惑。

这项突破性研究,为人类认知石墨烯等材料特性带来全新发现,并有望为燃料电池和氢相关技术领域带来革命性的进步。


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责任编辑:合一能源

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