浙大研發(fā)“超級(jí)電池” 可在-40℃環(huán)境下工作
近日,浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系研制出的新型鋁—石墨烯電池,這種電池不僅能夠克服溫度、等問題,高效的充電性能,可以實(shí)現(xiàn)“充電5秒通話兩小時(shí)”。
研究團(tuán)隊(duì)成員告訴新京報(bào)記者,目前這一新型電池的研發(fā)仍在實(shí)驗(yàn)室階段,要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的量產(chǎn),仍然需要攻克多個(gè)技術(shù)難題,還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。
每天充電10次 也可使用70年
新型鋁—石墨烯電池正極是石墨烯薄膜,負(fù)極是金屬鋁,只要把兩片“薄膜”串聯(lián)在一起,就能點(diǎn)亮一組LED燈。
按照研發(fā)團(tuán)隊(duì)的說法,新型鋁—石墨烯電池,是為取代現(xiàn)行鋰電池而出現(xiàn)。
作為智能手機(jī)應(yīng)用最多的電池,鋰電池有諸多難以解決的缺點(diǎn),除了在低溫、高溫條件下效能不穩(wěn)定外,鋰電池壽命有限,常常在使用一兩年后,續(xù)航能力大打折扣。
實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示,新型鋁-石墨烯電池可在-40℃到120℃環(huán)境中工作。在-30℃的環(huán)境中,可以實(shí)現(xiàn)1000次充放電性能不減,而在100℃的環(huán)境中,可實(shí)現(xiàn)4.5萬次穩(wěn)定循環(huán)。此外,新型電池柔性特征,導(dǎo)致其彎折一萬次,容量仍然可以保持。
如果把一次充電—放電的過程,作為一次循環(huán),新型鋁—石墨烯電池經(jīng)歷25萬次循環(huán),仍能保持91%的性能。研究組測(cè)算,如果智能手機(jī)用上這種電池,即便每天充電10次,也能使用近70年。
12月15日,團(tuán)隊(duì)的研究成果,在核心期刊Science Advances發(fā)表。
最高可實(shí)現(xiàn)1.1秒充滿電
2015年,美國(guó)斯坦福大學(xué)戴宏杰課題組發(fā)表論文,提出采用高溫裂解石墨泡沫來制作電池正極,可研發(fā)高效能鋁離子電池。浙江大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊(duì),受這一理論啟發(fā),開始新型電池研制。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員高超教授稱,作為地殼中含量最豐富的金屬元素,鋁廉價(jià)且安全,在電池制備中是一種理想的負(fù)極材料。但是多年來,受制于相匹配的正極材料遲遲不出現(xiàn),鋁電池的整體性能難以得到發(fā)揮。引入石墨烯后,這一問題迎刃而解。
“這種鋁-石墨烯‘超級(jí)’電池,倍率性能和循環(huán)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他電池。”高超說,電池的性能,關(guān)鍵取決于電子和離子在正極和負(fù)極之間‘奔跑’的狀態(tài),因此,電極材料要讓盡可能多的電子和離子“暢通地奔跑”。
按照高超的說法,雖然當(dāng)前一些智能手機(jī)也有快充功能,但看似電池很快充滿了,實(shí)際續(xù)航時(shí)間并不長(zhǎng)。而在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),新型電池最高可實(shí)現(xiàn)1.1秒充滿電,且能量損失輕微。
高超介紹,這樣的數(shù)據(jù)表明,如果未來新型電池應(yīng)用到手機(jī)上,“充電5秒鐘通話2小時(shí)”,可以成為現(xiàn)實(shí)。(記者王煜)
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