三星研發(fā)出融合石墨烯材料的鋰電池的優(yōu)缺點是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-14 17:25
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三星成功合成12分鐘便可完成完全充電的電池材料“石墨烯球(Graphene Ball)”
充電容量增加45%，在60 ℃高溫下仍可維持穩(wěn)定
“哎，手機又沒電了”
“每晚都得充電”
“我必須帶充電寶”
你可憐的手機電量限制了你的長途旅行
是時候讓
三星石墨烯鋰離子電池
來顛覆現(xiàn)狀啦!
在創(chuàng)新的道路上，三星從未止步不前。近日，一項電池技術(shù)上的創(chuàng)新，讓三星成為科技界的焦點：三星研發(fā)出融合石墨烯材料的鋰電池，不僅能大幅提升容量和充電速度，在60
℃高溫狀態(tài)下仍可穩(wěn)定運行。
瓶頸：“每天充，心很累”
這些年，智能手機高速發(fā)展，屏幕尺寸不斷增大，整個機身體積相應(yīng)增大，電池的體積和容量也變得更大。以三星Galaxy智能手機為例，S3為2100mAh，S5為2800mAh，S8則為3000mAh。
雖然電池體積和容量在增加，但電池能量密度其實沒有改變的。手機處理器性能的提升，傳感器的增多，屏幕更大等因素的耗電量，抵消了電池容量的增長，這使得消費者的實際體驗仍然是，“重度使用只能1天，輕度使用也僅為2天。”
當(dāng)然，也有童鞋說，“把電池容量做大，不就能讓手機續(xù)航時間更長嗎?”話是這么說，但想想你能忍受那種又厚又重的手機嗎?
充滿僅需12分鐘
與傳統(tǒng)鋰電池不同，三星在電池材料里，引入了具有高強度、高傳導(dǎo)特性的石墨烯。作為一種物理、化學(xué)穩(wěn)定性都很高的材料，石墨烯的導(dǎo)電性能比我們熟知的銅要高出100倍。所以，當(dāng)石墨烯與鋰電池相結(jié)合，究竟能碰撞出怎樣的火花呢?
首先，電池容量得以顯著提升。三星在二氧化硅這種廉價、易得的物質(zhì)里，通過化學(xué)合成的方式，生產(chǎn)出“石墨烯球”;將石墨烯球用于鋰電池正極保護(hù)膜和負(fù)極材料，電池容量增加了45%。
最令人印象深刻的要數(shù)充電速度。目前，各手機廠商都在引入“快充”技術(shù)，雖然與從前動輒2-3個小時的充電時間相比，有了不小提升，但主流手機的充電時長仍在1-2小時。三星石墨烯電池技術(shù)，僅需12分鐘，便可讓你的手機滿電復(fù)活。
尤為難得的是，這種技術(shù)能讓電池在60 ℃高溫狀態(tài)下穩(wěn)定運行。
也許還能充更多
目前，三星這項石墨烯鋰電池技術(shù)的研究成果已發(fā)表在權(quán)威科學(xué)期刊《自然(通訊)》(Nature
Communications)的網(wǎng)絡(luò)版中;“石墨烯球”的相關(guān)技術(shù)，三星已在韓國、美國申請了2項專利。
雖然該項技術(shù)真正實現(xiàn)商用還需我們耐心等待，但可預(yù)見的是：不遠(yuǎn)的將來，我們的智能手機已經(jīng)擺脫了“一天一充”的命運，行駛在馬路上的電動汽車不僅能開得更遠(yuǎn)，還能更安全。
論文第一作者、三星電子綜合技術(shù)院孫仁赫研究員表示：“本次研究將多功能、高結(jié)晶石墨烯復(fù)合材料以廉價方式大量合成的同時，還大大提高了鋰電池的各項性能。在如今手機、電動汽車市場持續(xù)擴(kuò)大的背景下，我們將持續(xù)發(fā)展二次電池(充電池、蓄電池)技術(shù)”。
補充一點。電池電壓隨電量下降而下降的原因，除了電池兩端化學(xué)勢的變化之外，還有一部分是離子和電荷的轉(zhuǎn)移所產(chǎn)生的極化。在放電初期因為電極和電解液之間的反應(yīng)而產(chǎn)生的活化極化(Activation Polarization)，這個極化大小可以通過Tafel方程計算,，與氧化還原反應(yīng)速率和各個反應(yīng)物之間的活性相關(guān)。
接下來是歐姆極化(Ohmic Polarization)，主要是因為電池各個原件本身的電阻，例如電極、電解液、集流體，還有各個部件之間的接觸所產(chǎn)生的電阻。
到放電末期，因為電極本身離子擴(kuò)散速度的限制，在電極表面和電極內(nèi)部會產(chǎn)生一個濃度差，從而產(chǎn)生所謂濃差極化(Concentration Polarization)。星語星愿
1991年，商用鋰電池誕生，它給人類的科技文明提供了源源不斷的電力。如今，隨著智能手機、電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用，鋰電池的性能遭遇瓶頸，三星石墨烯鋰電池技術(shù)的誕生，不啻于一次能源領(lǐng)域的重大創(chuàng)新。
