浙江大学科学家开发出一种新型铝石墨烯电池,采用石墨烯薄膜作为阴极材料。
这种电池寿命长,可以在极短的时间内充满电,并且可以在-40℃至℃的温度范围内正常工作。
这一创新为铝离子电池的实用化指明了重要方向。
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。
浙江大学高分子系高超教授课题组选择石墨烯这一神奇材料,采用创新工艺制备出独特的石墨烯薄膜作为正极材料,极大提升了铝离子电池的整体性能与目前主流的锂电池和超级电容器相当。
竞争前景十分广阔。
相关论文近期发表于国际知名期刊《科学进展》。
“电池的容量体现在它的耐用性上。
一般来说,电池随着反复充放电,容量会不断下降,这就是我们所说的‘不耐用’。
”高超表示,“铝石墨烯电池在这一点上表现非常出色。
这种电池经历了25万次充放电循环,充放电效率仍然高达91%,容量损失很少。
”也就是说,如果智能手机使用这种电池,一天甚至可以充电10次。
可以使用近70年。
这种铝石墨烯电池还具有优异的倍率性能,这意味着它可以在大电流下快速充电,同时保持高比容量。
“现在有些智能手机还具备快充功能,看似很快就能充满电,但实际续航时间并不长。
”高超表示,目前这种新型电池的实验室数据是1.1秒即可充满电,这个速度比容量损失轻微。
“如果未来用在手机上,充电5秒通话2小时是完全有可能的。
” “铝石墨烯电池在倍率性能和循环寿命方面并不逊色于超级电容器,并且远远超过锂电池。
虽然能量密度与锂电池仍有差距,但明显超越超级电容器。
”高超表示,面对锂电池和超级电容器两个对手,铝石墨烯电池表现出了特定的优势,堪称“超级电池”。
铝石墨烯电池还具有一些目前其他电池无法比拟的特性。
铝石墨烯电池在低至-40摄氏度的温度下仍能稳定充放电,在低至-40摄氏度的温度下仍能稳定充放电。
即使电芯暴露在火焰中也不会着火或爆炸。
这种宽温度范围为未来铝离子电池在极端温度条件下的使用奠定了基础。
这种电池还非常柔韧,弯曲10次后容量仍完全保持,显示出其在可穿戴柔性电子设备中的应用潜力。
“超级电池”的优异性能源于作为正极材料的石墨烯薄膜优异的微观结构及其宏观性能。
许多重要电池性能的卓越性取决于电子和离子在正极和负极之间流动的顺畅程度。
与其他正极材料相比,高超研究团队制备的石墨烯薄膜质量高、无晶格缺陷、高度取向、通道连续,就像一条四通八达的高速公路,让电子和离子自由行进畅通。