石墨烯和電池

石墨烯是一種由碳原子組成的蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，由于其具有無數(shù)驚人的特性，被廣泛認(rèn)為是一種“神奇材料”。它是一種強大的電能和熱能導(dǎo)體，具有非常輕的化學(xué)惰性，并且具有很大的比表面積。它也被認(rèn)為是環(huán)保和可持續(xù)的，具有無限的可能性，為眾多的應(yīng)用。
 

石墨烯電池的優(yōu)點

在電池領(lǐng)域，石墨烯增強后，傳統(tǒng)電池電極材料(以及未來的電池電極材料)得到了顯著改善。石墨烯電池重量輕，經(jīng)久耐用，適合大容量儲能，并可縮短充電時間。它將延長電池的壽命，而電池的壽命與涂覆在材料上或添加到電極上以獲得導(dǎo)電性的碳量呈負(fù)相關(guān)。石墨烯增加導(dǎo)電性，而不需要傳統(tǒng)電池中使用的碳量。
 

石墨烯可以通過多種方式改善電池的能量密度和形狀等屬性。鋰離子電池(以及其他類型的充電電池)可以通過將石墨烯引入電池的陽極，利用材料的導(dǎo)電性和大面積的表面積特性來實現(xiàn)形態(tài)優(yōu)化和性能提升。
 

人們還發(fā)現(xiàn)，制造混合材料也有助于實現(xiàn)電池的增強。例如，氧化釩(VO2)和石墨烯的混合物可用于鋰離子陰極，具有快速充放電和較大的充電周期耐久性。在這種情況下，VO2具有高能量容量，但導(dǎo)電性較差，這可以通過使用石墨烯作為一種結(jié)構(gòu)“骨干”來解決，并將VO2附著在其上，從而創(chuàng)造出一種兼具高容量和優(yōu)良導(dǎo)電性的混合材料。
 

另一個例子是LFP(磷酸鐵鋰)電池，這是一種可充電的鋰離子電池。它的能量密度比其他鋰離子電池要低，但功率密度更高(這是電池提供能量的速率的一個指標(biāo))。用石墨烯增強LFP陰極使電池更輕，充電速度比鋰離子電池快得多，比傳統(tǒng)的LFP電池容量更大。
 

除了徹底改變電池市場，石墨烯電池和石墨烯超級電容器的結(jié)合使用還可以產(chǎn)生驚人的效果，比如著名的提高電動汽車行駛里程和效率的概念。雖然石墨烯電池尚未實現(xiàn)廣泛的商業(yè)化，但全世界都在報道電池的突破。