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浙大研发新材料电池1.1秒充满电:供可穿戴设备使用

导读: 浙江大学科学家用石墨烯膜作为正极材料,研发出一种新型的铝-石墨烯电池。

浙江大学科学家用石墨烯膜作为正极材料,研发出一种新型的铝-石墨烯电池。这种电池寿命超长,能在极短时间内充满电,在零下40℃到120℃的温度范围内都能正常工作。这项创新为铝离子电池的实用化指出了重要方向。

铝离子电池是一种优秀的新型电池,其实用化的关键是找到合适的正极材料。浙大高分子系高超教授课题组选择石墨烯这一神奇材料,以创新工艺制备成独特的石墨烯膜作为正极材料,大大提升了铝离子电池的整体性能,与现在主流的锂电池和超级电容器相抗衡的远景十分看好。相关论文日前发表于国际著名期刊《科学进展》。

“电池的容量,表现出来就是其续航能力。一般电池随着反复充放电,电容量会不断降低,这就是我们说的‘不耐用’。”高超说,“铝-石墨烯电池在这一点上则表现优异。这种电池经历25万次充电—放电循环,充放电效率仍高达91%,容量损失很小。”也就是说,如果智能手机用上这种电池,每天哪怕充电10次,也能用上近70年。

这种铝-石墨烯电池的倍率性能也非常优异,表现为在大电流下可以快速充电,同时保持较高的比电容量。“现在一些智能手机也有快充功能,看似电池很快充满了,实际续航时间并不长。”高超说,而这种新型电池现在的实验室数据是1.1秒就能充满电,比电容量损失轻微。“未来如果用到手机上,充电5秒钟通话2小时是完全可能的。”

“铝-石墨烯电池在倍率性能、循环寿命上不输超级电容器,远超锂电池。在能量密度上虽和锂电池尚有差距,但明显超过超级电容器。”高超说,面对锂电池和超级电容器这两个对手,铝-石墨烯电池分别表现出了特定的优势,可以称为“超级电池”。

铝-石墨烯电池还有一些当前其他电池无可匹敌的特性。低温至零下40℃,铝-石墨烯电池仍能稳定充放电1000次,高温至100℃,稳定充放电45000次,即使电芯暴露于火焰中也不会起火或爆炸。这一宽温度使用范围为将来铝离子电池在极端温度条件下的使用打下了基础。这种电池还有很好的柔性,在10,000次弯折后容量完全保持,展现出在可穿戴柔性电子器件中的应用潜力。

“超级电池”的优异性能,源于作为正极材料的石墨烯膜优异的微观结构及其表现出的宏观效能。电池许多重要性能的优异,取决于电子和离子能够多大程度上顺畅地在正负极之间流动。相比其他的正极材料,高超课题组制备的石墨烯膜,高质量无晶格缺陷、高度取向、拥有连续孔道,就像四通八达的高速公路,让电子和离子畅行无阻。

来源:浙江在线

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