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多孔石墨烯電極技術(shù)取得重要進(jìn)展

作者:宋檢 時間:2022-11-29 來源:互聯(lián)網(wǎng)

日常生活中許多產(chǎn)品離不開電池,但電池的充電速度和使用時間始終遭人詬病。美國華人科學(xué)家在*新一期美國《科學(xué)》雜志上報告說,他們研制出一種多孔石墨烯復(fù)合電*技術(shù),朝著研制充電速度快且續(xù)航能力強(qiáng)的電池邁近重要一步。

 

美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校段鑲鋒教授對新華社記者說,充電快慢由功率密度決定,使用時間長短由能量密度決定,但對于現(xiàn)在大部分電池,提高功率密度與提高能量密度通常相互沖突。而以多孔石墨烯為三維框架結(jié)構(gòu)、表面均勻生長納米顆粒五氧化二鈮的方式制成的復(fù)合電*,能同時實(shí)現(xiàn)充電快和使用時間長這兩個目標(biāo)。

 

“對于一個需要充1小時電的手機(jī)電池,利用這個電*有可能把充電時間降到10分鐘內(nèi),而電池容量并沒有減少多少,”他舉例說,“此前我們可能聽說過類似快充,但一般伴隨的是能量密度(使用時間)的大幅降低。”

 

鋰離子電池是目前*主流的電池類型,但其能量密度等性能被認(rèn)為已接近*限。過去10多年,學(xué)術(shù)界的很多研究集中在新的電*材料上,尤其是納米結(jié)構(gòu)電*材料。這些材料在實(shí)驗(yàn)中可輸出很高的能量或?qū)崿F(xiàn)快充,但在商用器件中卻一直沒辦法達(dá)到理想性能。

 

石墨烯是從石墨材料中剝離出來,由碳原子組成的二維晶體,具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。這項研究使用三維多孔石墨烯結(jié)構(gòu),加上五氧化二鈮作為電*材料,較好地解決了相關(guān)技術(shù)難題,成功實(shí)現(xiàn)了較高電池容量和超快速充放電的組合。

 

段鑲鋒說:“利用類似原理,我們正在把三維多孔石墨烯與高容量納米材料,如納米硅、硫等復(fù)合,若成功實(shí)施有望在電池容量上實(shí)現(xiàn)3至5倍以上的改善,進(jìn)一步增加手機(jī)待機(jī)時間或電動汽車的行駛距離。”

 

他說,雖然相關(guān)工作仍有很多細(xì)節(jié)需要完善,生產(chǎn)工藝也需進(jìn)一步優(yōu)化,但這“為實(shí)現(xiàn)高容量、高功率商用電池器件指出了一個切實(shí)可行的藍(lán)圖”。

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