近日, 浙江大学高分子科学与工程学系研制出的新型铝—石墨烯电池, 这种电池不仅能够克服温度, 等问题, 高效的充电性能, 可以实现 '充电5秒通话两小时' .
研究团队成员告诉记者, 目前这一新型电池的研发仍在实验室阶段, 要实现商业化的量产, 仍然需要攻克多个技术难题, 还有相当长的路要走.
图: 柔性铝—石墨烯电池点亮了 'ZJU 120' LED灯串
每天充电10次 也可使用70年
新型铝—石墨烯电池正极是石墨烯薄膜, 负极是金属铝, 只要把两片 '薄膜' 串联在一起, 就能点亮一组LED灯.
按照研发团队的说法, 新型铝—石墨烯电池, 是为取代现行锂电池而出现.
作为智能手机应用最多的电池, 锂电池有诸多难以解决的缺点, 除了在低温, 高温条件下效能不稳定外, 锂电池寿命有限, 常常在使用一两年后, 续航能力大打折扣.
实验室数据显示, 新型铝-石墨烯电池可在-40℃到120℃环境中工作. 在-30℃的环境中, 可以实现1000次充放电性能不减, 而在100℃的环境中, 可实现4.5万次稳定循环. 此外, 新型电池柔性特征, 导致其弯折一万次, 容量仍然可以保持.
如果把一次充电—放电的过程, 作为一次循环, 新型铝—石墨烯电池经历25万次循环, 仍能保持91%的性能. 研究组测算, 如果智能手机用上这种电池, 即便每天充电10次, 也能使用近70年.
12月15日, 团队的研究成果, 在核心期刊Science Advances发表.
左图: 电池在冰盐浴中工作; 右图: 电池在高温下不燃烧
最高可实现1.1秒充满电
2015年, 美国斯坦福大学戴宏杰课题组发表论文, 提出采用高温裂解石墨泡沫来制作电池正极, 可研发高效能铝离子电池. 浙江大学的研发团队, 受这一理论启发, 开始新型电池研制.
研发团队成员高超教授称, 作为地壳中含量最丰富的金属元素, 铝廉价且安全, 在电池制备中是一种理想的负极材料. 但是多年来, 受制于相匹配的正极材料迟迟不出现, 铝电池的整体性能难以得到发挥. 引入石墨烯后, 这一问题迎刃而解.
'这种铝-石墨烯 '超级' 电池, 倍率性能和循环寿命远远超过其他电池. ' 高超说, 电池的性能, 关键取决于电子和离子在正极和负极之间 '奔跑' 的状态, 因此, 电极材料要让尽可能多的电子和离子 '畅通地奔跑' .
按照高超的说法, 虽然当前一些智能手机也有快充功能, 但看似电池很快充满了, 实际续航时间并不长. 而在实验室内, 新型电池最高可实现1.1秒充满电, 且能量损失轻微.
高超介绍, 这样的数据表明, 如果未来新型电池应用到手机上, '充电5秒钟通话2小时' , 可以成为现实.
