电池的充电性能称为电动车发展的真正瓶颈。现有的电池技术类型超级电容优点充电快缺点储存电量不足锂电池储存电量多充电时间长?据国外媒体报道,美国研究人员已经公布了他们研制的一种新型电池,这种电池能在几秒内给手机,甚至是汽车充满电。?这种装置的充电或者是放电速度比常规电池快 100 倍到 1000 倍。?这就是石墨烯表面锂离子交换电池,或简称为表面介导电池( SMCS ) 石墨烯?石墨烯是只有一个碳原子层厚度的石墨,碳原子通过 SP2 杂化成键,与周围其他三个碳原子以 C—C单键相连,同时每个碳原子剩有一个垂直于石墨烯平面的 p电子,未成对的 p电子在与平面垂直的方向形成π轨道,可以在石墨烯晶体结构中自由移动,从而使得石墨烯具有良好的导电性能。?左图为高定向热解石墨(HOPG) ;右图为从 HOPG 撕出来、置于厚度 300 nm 二氧化硅表面的石墨烯,左下角浅色三角形为单层石墨烯,其余为 1 – 5 层不等。?石墨烯只有一个碳原子厚度,并且是己知材料中最薄的一种,然而却非常牢固坚硬,它比钻石还强硬,其强度比钢铁还高 100 倍。石墨烯也是目前己知导电性能最出色的材料。目前,一克石墨烯卖到 5000 元,超过黄金价格的 15 倍。?其电子的运动速度达到了光速的 1/300 ,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。?超级电池是利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性开发而成的。? SMCS 的关键是其阴极和阳极有非常大的石墨烯表面。工作原理?将锂金属置于阳极。首次放电时,锂金属发生离子化,通过电解液向阴极迁移。离子通过石墨烯表面的小孔,到达阴极。?现有的锂离子电池电极拥有很多微孔,微孔越多,其中嵌入的锂原子(或者离子)越多、电池容量越高。然而从正极锂离子脱出到在负极完成锂离子嵌入(充满)到碳层的微孔中需要的时间也就越长。这也是目前大部分电池充电速度比较慢的原因。
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