石墨烯電池到底是什么 石墨烯的原理結(jié)構(gòu)圖

如今，智能手機的電池已經(jīng)做得相當(dāng)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(guān)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(xù)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能手機供電，但技術(shù)正在進步。未來，石墨烯將成為替代鋰離子電池的材料。

什么是石墨烯電池？

在深入探討石墨烯電池之前，值得快速回顧一下什么是石墨烯及其工作原理。

簡而言之，石墨烯就是緊密結(jié)合成六邊形或蜂窩狀結(jié)構(gòu)的碳原子組成。使石墨烯如此獨特的原因在于，該結(jié)構(gòu)僅一個原子層厚，實質(zhì)上使石墨烯片二維化。這種2D結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了非常有趣的特性，包括出色的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，高柔韌性，高強度和低重量。在導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性上，它優(yōu)于銅（導(dǎo)電性最高的金屬元素）。

超級電容器可以使電池壽命更長，并且?guī)缀蹩梢粤⒓闯潆?/p>

在電池方面，石墨烯的功能可以用多種方式來應(yīng)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(tǒng)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，遠超于在一般導(dǎo)體里的運動速度，并且，石墨烯還有高傳導(dǎo)性、高比表積的特性，這些是它的優(yōu)勢。

2016年，華為曾傳出石墨烯應(yīng)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并未在任何三星手機設(shè)備上落地應(yīng)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(jīng)濟地批量生產(chǎn)石墨烯用于電池和其他技術(shù)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涂覆在多孔材料中并浸入電解質(zhì)溶液中的導(dǎo)電板。但是，盡管它們的內(nèi)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(dǎo)率，充電和放電也會變得更快。例如，這對于汽車電池或快速設(shè)備間充電是非常有用的。高熱導(dǎo)也意味著電池運行溫度更低，即使是像智能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(dāng)今的鋰離子電池更輕，更薄，這意味著更小、更薄的規(guī)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(nèi)部的設(shè)計還是存在一點缺陷的，過熱，過度充電和刺穿會導(dǎo)致鋰離子電池失控的化學(xué)失衡，從而發(fā)生自燃或爆炸。石墨烯更加穩(wěn)定，靈活和堅固。

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

第一個消費級石墨烯電池可能是混合動力電池。

石墨烯電池對智能手機來說意味著什么？

手機充電速度更快，電池續(xù)航時間更長，電池的使用壽命更長，并且設(shè)備可能更薄更輕。

相較于相同尺寸的鋰離子電池，向石墨烯的轉(zhuǎn)移可提供60％或更多的容量，結(jié)合更好的散熱，也電池可以延長設(shè)備的使用壽命。

盡管石墨烯電池技術(shù)還有很長的路要走，但它對于未來的智能手機、電動汽車以及更多的設(shè)備來說都有著誘人的前景，值得我們關(guān)注。