石墨烯對(duì)無(wú)人機(jī)電池技術(shù)發(fā)展的影響
2015年11月,一家通信設(shè)備公司發(fā)布了一款新品。該產(chǎn)品采用石墨烯作為電池材料,大大縮短充電時(shí)間,提高充電能力。這一舉動(dòng)引起公眾注意,使得社會(huì)重新審視石墨烯這一材料。自那之后有人提出無(wú)人機(jī)電池上是否能引用石墨烯作為電極材料的想法,那么以下格氏電池的小編將帶你了解下石墨烯。
1.什么是石墨烯?
石墨烯是由碳原子組成的二維碳納米材料。
石墨烯不僅是最薄的材料,也是最具彈性的材料,其斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材要高200倍。同時(shí),它具有非常好的柔韌性,其拉伸范圍可達(dá)到其自身尺寸的20%。它是目前最薄和最高強(qiáng)度的材料,也因此被稱(chēng)為“黑金”,可見(jiàn)其強(qiáng)度之大。
總之,石墨烯是一種具有高強(qiáng)度,高彈性和高導(dǎo)電性的納米材料。
2.電極材料與電池容量之間的關(guān)系
通過(guò)研究,已知電池的充電和放電過(guò)程實(shí)際上是從微觀角度看電極中陽(yáng)離子的“結(jié)合”和“分離”的過(guò)程。因此,電極材料中的孔洞越多,則這個(gè)過(guò)程進(jìn)行就越迅速。
石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)是由碳原子組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于厚度的限制(僅一層原子),陽(yáng)離子的運(yùn)動(dòng)很少受到限制。同時(shí),由于石墨烯具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),由它制成的電極材料具有足夠的孔洞。從這個(gè)角度來(lái)看,石墨烯無(wú)疑是一種非常理想的電極材料。
3.石墨烯的研究現(xiàn)狀
普渡大學(xué)正在研究通過(guò)一種新的更簡(jiǎn)單的方式制造納米電極材料的技術(shù)。根據(jù)普渡大學(xué)的研究,在電池中使用納米材料將增加電池充電容量和充電/放電速度。
韓國(guó)公司三星電子目前正在從事硅基陽(yáng)極材料研究,旨在硅表面添加石墨烯涂層。如果研究成功,鋰離子電池的壽命將增加到2倍以上。
該研究結(jié)合了硅基材料的長(zhǎng)壽命和石墨烯材料的大電荷容量的優(yōu)點(diǎn),并關(guān)注如何在硅材料上建立石墨烯涂層的技術(shù)問(wèn)題。
三星研究人員通過(guò)在碳化硅電極表面涂蓋石墨烯,有效地?cái)U(kuò)大了陽(yáng)極的表面積。同時(shí)它結(jié)合了陰極中使用的鈷酸鋰,大大提高了電池充電電源的單位體積能量密度,電池壽命也比公共汽車(chē)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的鋰離子電池長(zhǎng)1.5-1.8倍。
4.前景
石墨烯是蓄電池的天然電極材料。如果石墨烯納米材料可用于電池技術(shù),則電池的性能將基本上改變。但是,正如文中提到的,目前石墨烯的相關(guān)技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。