| 查看: 12220 | 回复: 301 | ||
| 【奖励】 本帖被评价258次，作者xfzhang7增加金币 200.2 个 | ||
| 本帖产生 1 个 ECEPI ，点击这里进行查看 | ||
[资源]
2011Nano letters (ACS): 一分钟充放电Graphene石墨烯锂离子交换电池
|
||
|
"In a paper published in the ACS journal Nano Letters, the team reports that such surface-enabled, lithium ion-exchanging cells—based on unoptimized materials and configuration—are already capable of storing an energy density of 160 Wh/kgcell, which is some 30 times higher than that (5 Wh/kgcell) of conventional symmetric supercapacitors and comparable to that of Li-ion batteries. They are also capable of delivering a power density of 100 kW/kgcell, which is 10 times higher than that (10 kW/kgcell) of supercapacitors and 100 times higher than that (1 kW/kgcell) of Li-ion batteries." 本人不解，为何碳其材料充放电压可以达到4V vs Li。这种电池价格将是问题，大电流时安全问题，是否有其他技术方面的障碍？欢迎讨论。 贴下相关报道 欢迎大家讨论 http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=3602782&fpage=0&view=&highlight=&page=1 http://www.sina.com.cn 2011年09月15日 22:29 科技日报 美国俄亥俄州Nanotek仪器公司的研究人员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，开发出一种新型储能设备，可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。 美国开发出一种新型储能设备 美国开发出一种新型储能设备 一种看起来怎么也和电池搭不上界的物质，成了突破电池技术瓶颈的关键。美国俄亥俄州Nanotek仪器公司的研究人员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，开发出一种新型储能设备，可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。该研究发表在近期出版的《纳米快报》上。 电池充电性能成为电动车发展的最大挑战 众所周知，电动汽车因其清洁节能的特点而被视为汽车的未来发展方向，但电动汽车的发展面临的主要技术瓶颈就是电池技术。这主要表现在以下几个方面：一是电池的能量储存密度，指的是在一定的空间或质量物质中储存能量的大小，要解决的是电动车充一次电能跑多远的问题。二是电池的充电性能。人们希望电动车充电能像加油一样，在几分钟内就可以完成，但耗时问题始终是电池技术难以逾越的障碍。动辄数小时的充电时间，让许多对电动车感兴趣的人望而却步。因此，有人又将电动车电池的充电性能称为电动车发展的真正瓶颈。 目前在电池技术上主要采用的是锂电池和超级电容技术，锂电池和超级电容各有长短。锂离子电池能量储存密度高，为120瓦/公斤到150瓦/公斤，超级电容的能量储存密度低，为5瓦/公斤。但锂电池的功率密度低，为1千瓦/公斤，而超级电容的功率密度为10千瓦/公斤。目前大量的研究工作集中于提高锂离子电池的功率密度或增加超级电容的能量储存密度这两个领域，但挑战十分巨大。 新研究通过采用石墨烯这种神奇的材料，绕过了挑战。石墨烯因具有如下特点成为新储能设备的首选：它是目前已知导电性最高的材料，比铜高五倍；具有很强的散热能力；密度低，比铜低四倍，重量更轻；表面面积是碳纳米管两倍时，强度超过钢；超高的杨氏模量和最高的内在强度；比表面积(即单位质量物料所具有的总面积)高；不容易发生置换反应。 新设备让电动车不到1分钟充满电 新储能设备又称为石墨烯表面锂离子交换电池，或简称为表面介导电池(SMCS)，它集中了锂电池和超级电容的优点，同时兼具高功率密度和高能量储存密度的特性。虽然目前的储能设备尚未采用优化的材料和结构，但性能已经超过了锂离子电池和超级电容。新设备的功率密度(即电池能输出最大的功率除以整个燃料电池系统的重量或体积)为100千瓦/公斤，比商业锂离子电池高100倍，比超级电容高10倍。功率密度高，能量转移率就高，充电时间就会缩短。此外，新电池的能量储存密度为160瓦/公斤，与商业锂离子电池相当，比传统超级电容高30倍。能量储存密度越大，存储的能量就越多。 SMC的关键是其阴极和阳极有非常大的石墨烯表面。在制造电池时，研究人员将锂金属置于阳极。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。在充电过程中，由于石墨烯电极表面积很大，大量的锂离子可以迅速从阴极向阳极迁移，形成高功率密度和高能量密度。研究人员解释说，锂离子在多孔电极表面的交换可以消除嵌插过程所需的时间。在研究中，研究人员准备了氧化石墨烯、单层石墨烯和多层石墨烯等各种不同类型的石墨烯材料，以便优化设备的材料配置。下一步将重点研究电池的循环寿命。目前的研究表明，充电1000次后，可以保留95%容量；充电2000次后，尚未发现形成晶体结构。研究人员还计划探讨锂不同的存储机制对设备性能的影响。 研究表明，在重量相同的情况下，仅以尚未优化的SMC替代锂离子电池，SMC或锂离子电池电动车的驾驶距离相同，但SMC的充电时间不到一分钟，而锂离子电池则需要数小时。研究人员相信，优化后SMC的性能会更好。 如果今后电动汽车广为流行，充电站设置在加油站，其结果将会出现一幅十分有趣的情景，那就是电动车的充电时间将比加油还要快，而且比加油还便宜。研究人员表示，除了电动汽车外，该设备还可用于再生能源储存(如储存太阳能和风能)和智能电网。[ Last edited by justinzhao on 2011-9-19 at 22:49 ] |
回复此楼» 收录本帖的淘贴专辑推荐
» 本帖已获得的红花（最新10朵）
璐璐的心» 猜你喜欢
投到Nature子刊，manuscript under consideration 37天了
已经有3人回复
-
祈福中一次面上
已经有74人回复
-
分析化学论文润色/翻译怎么收费?
已经有212人回复
-
硫化物电解质压片
已经有9人回复
-
请问大家锂电三元层间距的计算
已经有0人回复
-
BO4的YQ答辩通知发布了吗？
已经有3人回复
-
“催化材料信息学”博士后 松山湖材料实验室联合招聘！待遇从优！
已经有4人回复
-
“催化材料信息学”博士后招聘！松山湖材料实验室联合招聘！待遇从优！
已经有5人回复
-
“催化材料信息学”博士后招聘！松山湖材料实验室联合招聘！待遇从优！
已经有4人回复
-
“催化材料信息学”博士后招聘！松山湖材料实验室联合招聘！待遇从优！
已经有3人回复
-
“催化材料信息学”博士后招聘！松山湖材料实验室联合招聘！待遇从优！
已经有3人回复
» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)
» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:
- 求教醋酸乙烯(vinyl acetate)分解产物。
已经有8人回复
- 证明：聚苯乙烯分子链首尾相连
已经有10人回复
- 请较如何根据电容器的充放电曲线计算internal resistance (IR) drop
已经有15人回复
- 石墨烯？碳纳米管？谁会在能源存储领域最终胜出？
已经有24人回复
- 英国利用石墨烯研制出隔气透水材料
已经有6人回复
- 建立石墨烯（Graphene）的模型
已经有26人回复
- 石墨烯（Graphene）高质量前沿综述九篇
已经有1249人回复
- 最新Nano Letters上有关石墨烯新型锂电池充电仅需一分钟的文章
已经有5人回复
- 请教氧化石墨烯（Graphene oxide） 和氧化石墨（Graphite oxide）的区别
已经有74人回复
10楼2011-09-16 15:58:03
21楼2011-09-16 21:02:35
24楼2011-09-16 22:41:27
31楼2011-09-17 06:33:05
32楼2011-09-17 11:14:11
35楼2011-09-17 16:03:25
37楼2011-09-17 20:57:09
42楼2011-09-18 00:47:10
简单回复
clucky242楼
2011-09-16 07:56
回复
五星好评 感谢分享！
zlin3楼
2011-09-16 07:56
回复
五星好评 
2011-09-16 08:09
回复
五星好评 
baizc5楼
2011-09-16 09:12
回复
五星好评 
markmgl6楼
2011-09-16 11:20
回复
五星好评 
2011-09-16 15:26
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
2011-09-16 15:48
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
jshl029楼
2011-09-16 15:57
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
ylp_dx16811楼
2011-09-16 16:09
回复
三星好评 顶一下，感谢分享！
hitplam12楼
2011-09-16 16:33
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
wangchen22113楼
2011-09-16 16:51
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
shijichao00114楼
2011-09-16 17:13
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
hotrock15楼
2011-09-16 17:25
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
gxf233757516楼
2011-09-16 19:24
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
Leny00717楼
2011-09-16 19:25
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
zlin18楼
2011-09-16 20:09
回复
cbbbccn19楼
2011-09-16 20:12
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
greywolf20楼
2011-09-16 20:43
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
bxbo22楼
2011-09-16 21:08
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
dongbeihu00123楼
2011-09-16 21:19
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
rongzai25楼
2011-09-16 22:56
回复
五星好评 
scu_hth26楼
2011-09-16 23:05
回复
三星好评 顶一下，感谢分享！
quartzz27楼
2011-09-16 23:30
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
daleigong28楼
2011-09-16 23:40
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
凌空一羽29楼
2011-09-16 23:41
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
小木虫716630楼
2011-09-17 05:11
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
yushijy33楼
2011-09-17 15:07
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
C.Cao34楼
2011-09-17 15:54
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
suiyuan9936楼
2011-09-17 16:08
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
guangmingcyy38楼
2011-09-17 21:31
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
yinyong39楼
2011-09-17 23:18
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
_aqing40楼
2011-09-18 00:19
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
麦客00141楼
2011-09-18 00:34
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
105072020743楼
2011-09-18 01:03
回复
三星好评 顶一下，感谢分享！
peterlizb44楼
2011-09-18 05:42
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
methanol88845楼
2011-09-18 06:48
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
jx23246楼
2011-09-18 07:50
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
hakuna47楼
2011-09-18 07:52
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
walker048楼
2011-09-18 08:12
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
laolong0949楼
2011-09-18 08:19
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
deraky50楼
2011-09-18 09:28
回复
五星好评 顶一下，感谢分享！
5