石墨烯电池

    石墨烯电池，是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池，具有高导电性、高强度、超轻薄等特性。加入石墨烯材料的电池，同等体积的电容可扩充5倍以上的容量，而锂电池电极中加入石墨烯则可大幅度提高其导电性能。

 

 

    研究发现流动的电子在石墨烯中移动的速度更快，要远远超过电池穿过溶液的速度，所以电子自然会选择路径，主动穿过石墨烯，这能大大提高电池导电性能。美国西北大学研究出的石墨烯电池其负极由碳基的石墨烯片层层堆积而成，一个锂原子只能适配6个碳原子。为了增加储电量，科学家曾尝试利用硅代替碳，以使硅可以适配更多锂，达到4个锂原子对应1个硅原子。为了稳定硅以保持最大的充电容量，他们在石墨烯片之间加入硅簇，利用石墨烯片的弹性配合电池使用中硅原子数量的变化，使得大量锂原子存储于电极中。硅簇的添加可使能量密度更高，同时也能降低因硅扩展和缩小引发的充电容量损失。研究小组还利用化学氧化过程在石墨烯片上制造了10纳米至20纳米微孔，称之为“面缺陷”，因此锂离子将会沿此捷径到达负极，并通过与硅发生反应，存储在负极。这将使电池的充电时间缩短10倍。

 

 

    中国在石墨烯研究上也具有独特的优势，从生产角度看，烯生产原料的石墨，在我国储能丰富，价格低廉。另外，我国科学家利用化学气相沉积法成功制造出了国内首片15英寸的单层石墨烯，并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，制备出了7英寸石墨烯触摸屏，具有一定技术基础。新型石墨烯电池实验阶段的成功，无疑将成为电池产业的一个新的发展点。石墨烯储能设备的研制成功后，若能批量生产，则将为电池产业乃至电动车产业带来新的变革。