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浙大研制出新型超级电池:充电5秒钟可通话2小时

作者:广州双城热恋创意文化传播有限公司 来源:www.666loveyou.com 发布时间:2018-09-27 09:26:46
浙大研制出新型超级电池:充电5秒钟可通话2小时 本文关键词:电池,石墨烯,离子,电容器

(原标题:浙大研制出的新型铝-石墨烯超级电池,充电5秒可通话2小时)

近日,浙江大学高分子科学与工程学系高超团队研制出的新型铝-石墨烯电池。这种电池可以在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中工作,可谓既耐高温,又抗严寒。在零下30摄氏度的环境中,这种新型电池能实现1000次充放电性能不减,而在100摄氏度的环境中,它能实现4.5万次稳定循环。这种新型电池是柔性的,将它弯折一万次后,容量完全保持;而且,即使电芯暴露于火焰中也不会起火或爆炸。

12月15日,相关论文Ultrafast all-climate aluminum-graphene battery with quarter-million cycle life发表于Science Advances,第一作者为团队的陈皓博士。

电池在高温下不燃烧电池在高温下不燃烧

耐热耐冻耐弯折的“长寿”电池

一片片泛着金属光泽的深灰色薄膜,就是团队最新研发的石墨烯—铝电池。它的正极是石墨烯薄膜,负极是金属铝。把两片电池串联在一起,就能点亮一组LED灯。经过测试,石墨烯正极的比容量达到120mAh/g(毫安时每克),在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量;同时其倍率性能优异,快速充电可1.1秒内充满电,仍具有111mAh/g的可逆比容量。

铝-石墨烯电池点亮了印有“ZJU120”的LED灯串铝-石墨烯电池点亮了印有“ZJU120”的LED灯串

相比于锂电池,高超课题组研发的铝-石墨烯电池展现出明显优势:一般电池随着反复充放电,比电容量会不断降低,这就是俗话说的‘不耐用’。

但这块长相“毫不起眼”的铝-石墨烯电池在这一点上则表现优异。如果把一次充电—放电作为一次循环,这种电池经历25万次循环,比电容量仍高达91%,几乎没有损失。

如果智能手机用上这种电池,每天哪怕充电10次,也能用上近70年。

“这种铝—石墨烯‘超级’电池,倍率性能和循环寿命远远超过其他电池,比超级电容器具有更高的能量密度,相当的倍率性能和循环寿命。”高超说。

铝电池体系迈出一大步

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,廉价安全,在电池制备中是一种理想的负极材料。但是多年来,铝电池的整体性能仍然比不上锂离子电池和超级电容器。关键问题是要设计出能与铝匹配、高效工作的正极材料,才能真正发挥出色的电化学性能。

2015年,斯坦福大学的戴宏杰课题组在Nature杂志发表工作,采用高温裂解石墨泡沫来制作正极,首次实现了比容量较高且可长循环的铝离子电池。高超课题组受此启发,尝试用石墨烯膜来制作铝电池的电极。

经过一年半摸索和积累,高超团队提出了石墨烯正极材料的“三高三连续”设计原则。

“三高三连续”设计原则“三高三连续”设计原则

“电池的性能,关键取决于电子和离子在正极和负极之间‘奔跑’的状态。”高超说,电极材料要让尽可能多的电子和离子畅通地奔跑,或者快速‘归位’。如果路不够多或者道路拥挤,性能就会受到影响。“三高”指微观结构的高质量、高取向、高孔道率;“三连续”指宏观结构上有连续的导电网络、连续的离子传输通道和连续的离子嵌层通道。

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