石墨烯电池是怎么做成的呢?

石墨烯电池与传统电池有类似的框架,由电解质溶液和两个电极,使离子和电荷转移。石墨烯电池和固态电池之间的主要区别在于电极组成。碳同素异形体虽然阴极通常改变,也可以用于制造阳极。

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石墨烯是类似于石墨的碳同素异形体,钻石,和煤炭。它有一个二维(2 d)和六角模式由于其几何结构。这使得它有结构的灵活性和其他几个理想的电气和机械特性。

制备的石墨烯电池

石墨烯在电池中主要是作为一个灵活的电极。有四个主要的生产方法目前用于生产石墨烯:剥离氧化石墨,修改后的悍马的方法、外延生长和化学气相沉积。

悍马氧化石墨的方法和剥落了

悍马的方法通常用于生产石墨烯。在这个过程中,KMnO₄和纳米₃溶解在集中H₂所以₄为有效的氧化,导致石墨烯层刮掉的氧化石墨。有许多方式可以修改悍马的方法取决于应用程序的需求。

第一次生产时,通过机械剥离石墨烯薄片准备使用透明胶带。在一个更经济的修改这个方法,三辊轧机系统用于连续片状剥落石墨。这是紧随其后的是放置一个胶辊的中心和饲料,与石墨分散胶粘剂。表皮脱落后,燃烧树脂层在500°C的马弗炉产生的纯石墨烯。

化学汽相淀积

化学汽相淀积(CVD)构成碳加热蒸汽和/或减少大气压力外套衬底。金属作为衬底对石墨烯作为催化剂的增长。过程包括三个主要阶段:(i)碳扩散的金属薄膜,(ii)冷却的金属薄膜带碳由于溶解度下降,和(3)表面生成的石墨烯层。另一种方法,叫做plasma-enhanced化学气相沉积(PECVD) ",具有心血管疾病相比,如直接生长纳米结构或塑料基板上。

外延生长

大规模生产石墨烯的电影可以用外延生长为精密加工方法。外延使用碳化硅作为绝缘体衬底由于其碳含量和灵活性,这样碳(石墨烯)可以保留取消或融化后的硅。然而,它仍然是很难达到一个统一的厚度在更大的区域,除了制造石墨烯层的电子性质受到底物结合的影响。这些缺点可以被消除,利用不同的基质。

石墨烯结构差异和商业电池

传统电池通常使用和锌锂作为电极材料。然而,由于电荷密度更高,他们拥有更短的寿命。阳极通常用锂钴氧化物(LiCoO₂)或磷酸亚铁锂(LiFePO₄在新电池。

石墨烯,另一方面,是一个二维碳原子片六角形结构,蜂窝格安排。这个结构是碳原子的sp2杂化的结果,生成一个三角平面几何。在此,个人与其他三个碳原子相连。这个二维结构及其六角模式和几何提供了石墨烯的结构灵活性。

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石墨烯电池也比并发轻,苗条的锂离子电池(LiBs)。此外,石墨烯的使用使高电荷的能力。而锂离子可以存储180 Wh /公斤的能量,石墨烯商店1000 Wh /公斤的能量。

石墨烯电池耐用,光,适合大容量存储能量,以及减少充电时间,与传统的库。填词(和其他类型的可充电电池)也可以提高将石墨烯电池阳极获得更高的性能和形态优化。

未来石墨烯电池的范围

作为库理论最大效率附近,石墨烯电池可能成为便携式电子电池行业的未来趋势。的实现石墨烯电池、填词的缺点阻碍了几个行业的扩张可能会消除。此外,石墨烯电池的最小的技术和环境的限制也表现出潜在的工业可持续发展。

由于电荷能力的提高和稳定的温度,石墨烯电池可以使电动汽车进一步成为商业上可行的。此外,石墨烯电池也可能未来的应用在生物医学植入物或植入式医疗设备(imd)。在最近的一项研究中,一个all-graphene-battery发达,表现出显著的高功率密度作为阴极和阳极表面的反应更快加上导电性增加,多孔形态。

这一发现是比较新,目前正在进行研究,以找到一种方法对石墨烯的商业生产。三星已经开发了一个“石墨烯球”电池,和相关的生产过程表明这项技术的潜在的商业应用。然而,石墨烯的性质尚未完全了解。目前,研究证明,利用石墨烯电池可以提供今天的填词的环保和经济上可持续的解决方案。

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引用和进一步阅读

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