為什麼石墨烯電池很重要石墨烯電池到底是什麼

2020-11-23 電子發燒友

為什麼石墨烯電池很重要石墨烯電池到底是什麼

伯馬遇 發表於 2020-02-15 16:00:21

如今，智慧型手機的電池已經做得相當不錯了。但是，你有沒有覺得剛充好電的手機，沒玩幾個小時就自動關機了，這點電量完全不能滿足我們的需求。

試想一下，如果我們的手機充一次電就可以連續使用兩到三天或者一整周，那不是很好嗎？使用石墨烯電池，這可能就不是一件只能空想的事情了。

石墨烯電池目前還不能為智慧型手機供電，但技術正在進步。未來，石墨烯將成為替代鋰離子電池的材料。

什麼是石墨烯電池？

在深入探討石墨烯電池之前，值得快速回顧一下什麼是石墨烯及其工作原理。

簡而言之，石墨烯就是緊密結合成六邊形或蜂窩狀結構的碳原子組成。使石墨烯如此獨特的原因在於，該結構僅一個原子層厚，實質上使石墨烯片二維化。這種2D結構產生了非常有趣的特性，包括出色的導電性和導熱性，高柔韌性，高強度和低重量。在導電性和導熱性上，它優於銅（導電性最高的金屬元素）。

超級電容器可以使電池壽命更長，並且幾乎可以立即充電

在電池方面，石墨烯的功能可以用多種方式來應用。石墨烯作為電池的理想用途是作為「超級電容器」。超級電容器能夠像傳統電池一樣存儲電流，也可以迅速地充電和放電。電子在石墨烯中的運動速度能達到光速的1/300，遠超於在一般導體裡的運動速度，並且，石墨烯還有高傳導性、高比表積的特性，這些是它的優勢。

2016年，華為曾傳出石墨烯應用在電池上的消息，只是華為的「石墨烯電池」是在鋰電池中加入了一些石墨烯材料；2017年，三星就宣布其「石墨烯球」 的突破，充電速度提升5倍，電池容量增加45%，但是目前石墨烯電池並未在任何三星手機設備上落地應用......

石墨烯的成本太高，高純石墨烯每克價格在1000元以上，尚未解決的問題是如何經濟地批量生產石墨烯用於電池和其他技術的超薄板。

石墨烯vs鋰離子

就像鋰電池一樣，石墨烯電池使用兩個塗覆在多孔材料中並浸入電解質溶液中的導電板。但是，儘管它們的內部組成非常相似，但這兩款電池具有不同的特性。

石墨烯比鋰離子電池具有更高的電導率，充電和放電也會變得更快。例如，這對於汽車電池或快速設備間充電是非常有用的。高熱導也意味著電池運行溫度更低，即使是像智慧型手機這樣狹小的體積，也可以延長電池壽命。

石墨烯電池也比當今的鋰離子電池更輕，更薄，這意味著更小、更薄的規格和更大的容量，而無需額外的空間。鋰離子每千克最多可存儲180Wh能量，而石墨烯每千克最多可存儲1000Wh。

此外，石墨烯更安全。鋰電池內部的設計還是存在一點缺陷的，過熱，過度充電和刺穿會導致鋰離子電池失控的化學失衡，從而發生自燃或爆炸。石墨烯更加穩定，靈活和堅固。

鋰離子電池可以利用石墨烯來提高陰極導體的性能，這樣構成的混合電池可減輕重量，縮短充電時間，提高存儲容量並延長使用壽命。

第一個消費級石墨烯電池可能是混合動力電池。

石墨烯電池對智慧型手機來說意味著什麼？

手機充電速度更快，電池續航時間更長，電池的使用壽命更長，並且設備可能更薄更輕。

相較於相同尺寸的鋰離子電池，向石墨烯的轉移可提供60％或更多的容量，結合更好的散熱，也電池可以延長設備的使用壽命。

儘管石墨烯電池技術還有很長的路要走，但它對於未來的智慧型手機、電動汽車以及更多的設備來說都有著誘人的前景，值得我們關注。

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