鉅大LARGE | 點擊量：16111次 | 2018年06月27日
石墨烯鋰電池工作原理，石墨烯電池的原理
內容如下:利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出的一種新能源電池。石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中，時間(小時、天數)和產生電壓的關系。
微型石墨烯超級電容技術突破可以說是給電池帶來了革命性發展。目前主要制造微型電容器的方法是平板印刷技術，需要投入大量的人力和成本，阻礙了產品的商業應用。而現在只需要常見的DVD刻錄機，甚至是在家里，利用廉價材料30分鐘就可以在一個光盤上制造100多個微型石墨烯超級電容。
石墨烯電池利用環境熱量自行充電的試驗
石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中，時間(小時、天數)和產生電壓的關系。
實驗制成電路其中包含LED，用電線連接到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅(copperchloride)溶液中，進行觀察。LED燈亮了。實際上，他們需要6個石墨烯電路，形成串聯，這樣就可產生所需的2V，使LED燈發亮，就可以得到這個圖片。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
徐子涵和同事說，這里發生情況就是銅離子具有雙重正電荷，穿過溶液的速度約每秒300米，因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時，碰撞會產生足夠的能量，使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇：可以離開石墨烯帶，和銅離子結合，也可以穿過石墨烯，進入電路。
原來，流動的電子在石墨烯中更快，超過它穿過溶液的速度，所以電子自然會選擇路徑，穿過電路。正是這一點點亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面，而不是進入電解液。設備就是這樣產生電壓的，”徐子涵說。
因此，這個裝置產生的能量來自周圍環境的熱量。他們可以提高電流，只需加熱溶液，也可用超聲波加快銅離子。只依靠周圍熱量，就可以使他們的石墨烯電池持續運行20天。但是，還有一個重要的問號。另一個假設是某種化學反應產生電流，就像普通的電池。
然而，徐子涵和同事說，他們排除了這一點，因為進行了幾組控制實驗。然而，這些是在一些補充材料中介紹的，他們似乎并沒有放在arXiv網站上。他們需要趕在別人做出嚴肅聲明之前公開。從表面價值來看，這看起來是一項非常重要的成果。其他人也在石墨烯中產生過電流，但只是讓水流過它，所以這并不真的使人吃驚，移動的離子也可以產生這樣的效果。這預示著清潔的綠色電池，只依靠環境熱量驅動。徐子涵和同事說：“這代表著一個巨大的突破，研究的是自驅動技術”。
科普一下：
1、石墨烯電池只是一種說法而已，其本身還是鋰電池或者其他介質電池。
2、石墨烯是一種超級薄的材料，本身是不能存儲電能的，它主要用來把電池的兩極的材料分開，電子可以非常輕易穿過，也就是電池的內阻會非常小，也就是為啥其充電速度快的原因。
3、了解了以上的知識，大家也就知道了，同樣體積的石墨烯電池，其容量不會有太大的優勢，甚至還有劣勢，因為要設計快充的電路。所以使用石墨烯電池就可以待機十天半個月是不可能的，個別變態設計除外！
4、石墨烯電池的主要優勢在于其使用壽命和充電速度。經過試驗測試，石墨烯電池2000次充放電衰減率15%以內，同比普通鋰電池約40~80%，充電速度5000毫安時的半小時可以充滿，如果電路設計合適，理論上可以5秒以內充滿，但充電速度的瓶頸不在于電池本身，而在于充電器和充電線纜，要達到這么大功率，對電源傳輸線路是一個很大的考驗。
不懂的不要誤導老百姓了。。。。。可以自己百度百科：石墨烯電池
1）石墨烯具有超大的比表面積（2630m2/g），可降低電池極化，從而減少因極化造成的能量損失。
2）石墨烯具有優良的導電和導熱特性，即具備良好的電子傳輸通道和穩定性。
3）石墨烯片層的尺度在微納米量級，遠小于體相石墨的，這使得Li+在石墨烯片層之間的擴散路徑縮短；片層間距的增大也有利于Li+的擴散傳輸，有利于鋰離子電池功率性能的提高。
石墨烯電池的原理是什么？石墨烯在鋰離子電池負極材料中的應用
下文主要總結了石墨烯在鋰電正負極電極材料中的應用及其優勢。
1.石墨烯在鋰離子電池負極材料中的應用
石墨烯直接作為鋰離子電池負極材料
石墨烯直接儲鋰的優點：1）高比容量：鋰離子在石墨烯中具有非化學計量比的嵌入?脫嵌，比容量可達700~2000mAh/g；2）高充放電速率：多層石墨烯材料的層間距離要明顯大于石墨的層間距，更有利于鋰離子的快速嵌入和脫嵌。大多研究也表明，石墨烯負極的容量有540mA·h/g左右，但由于其表面大量的含氧基團充放電過程中分解或與Li+發生反應造成電池容量的衰減，其倍率性能也受到較大影響。
雜原子的摻雜帶來的缺陷會改變石墨烯負極材料的表面形貌，進而改善電極-電解液之間的潤濕性，縮短電極內部電子傳遞的距離，提高Li+在電極材料中的擴散傳遞速度，從而提高電極材料的導電性和熱穩定性。例如摻雜的N、B原子可使石墨烯的結構發生形變（圖1），在50mA/g倍率下充放電，容量為1540mAh/g，且摻雜N、B后的石墨烯材料可以在較短的時間內進行快速充放電，在快速充放電倍率為25A/g下，電池充滿時間為30s［2］。
石墨烯電池的原理是什么？石墨烯在鋰離子電池負極材料中的應用
但石墨烯材料直接作為電池負極仍然存在一些缺點，包括：1）制備的單層石墨烯片層極易堆積，比表面積的減少使其喪失了部分高儲鋰空間；2）首次庫倫效率低，一般低于70%。由于大比表面積和豐富的官能團，循環過程中電解質會在石墨烯表面發生分解，形成SEI膜；同時，碳材料表面殘余的含氧基團與鋰離子發生不可逆副反應，造成可逆容量的進一步下降；3）初期容量衰減快；4）電壓平臺及電壓滯后。因此，為解決存在的這一系列問題，將石墨烯和其他材料進行復合制作成石墨烯基復合負極材料成為現在鋰電池研究的熱點和鋰電負極材料發展的一個方向。
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