分析石墨烯对无人机电池技术发展的影响

2018-12-20      238 次浏览

2015年11月,一家通信设备公司发布了一款新品。该产品采用石墨烯作为电池材料,大大缩短充电时间,提高充电能力。这一举动引起公众注意,使得社会重新审视石墨烯这一材料。自那之后有人提出无人机电池上是否能引用石墨烯作为电极材料的想法,那么以下格氏电池的小编将带你了解下石墨烯。

1.什么是石墨烯?

石墨烯是由碳原子组成的二维碳纳米材料。

石墨烯不仅是最薄的材料,也是最具弹性的材料,其断裂强度比最好的钢材要高200倍。同时,它具有非常好的柔韧性,其拉伸范围可达到其自身尺寸的20%。它是目前最薄和最高强度的材料,也因此被称为“黑金”,可见其强度之大。

总之,石墨烯是一种具有高强度,高弹性和高导电性的纳米材料。

2.电极材料与电池容量之间的关系

通过研究,已知电池的充电和放电过程实际上是从微观角度看电极中阳离子的“结合”和“分离”的过程。因此,电极材料中的孔洞越多,则这个过程进行就越迅速。

石墨烯的微观结构是由碳原子组成的网状结构。由于厚度的限制(仅一层原子),阳离子的运动很少受到限制。同时,由于石墨烯具有网状结构,由它制成的电极材料具有足够的孔洞。从这个角度来看,石墨烯无疑是一种非常理想的电极材料。

3.石墨烯的研究现状

普渡大学正在研究通过一种新的更简单的方式制造纳米电极材料的技术。根据普渡大学的研究,在电池中使用纳米材料将增加电池充电容量和充电/放电速度。

韩国公司三星电子目前正在从事硅基阳极材料研究,旨在硅表面添加石墨烯涂层。如果研究成功,锂离子电池的寿命将增加到2倍以上。

该研究结合了硅基材料的长寿命和石墨烯材料的大电荷容量的优点,并关注如何在硅材料上建立石墨烯涂层的技术问题。

三星研究人员通过在碳化硅电极表面涂盖石墨烯,有效地扩大了阳极的表面积。同时它结合了阴极中使用的钴酸锂,大大提高了电池充电电源的单位体积能量密度,电池寿命也比公共汽车市场上销售的锂离子电池长1.5-1.8倍。

4.前景

石墨烯是蓄电池的天然电极材料。如果石墨烯纳米材料可用于电池技术,则电池的性能将基本上改变。但是,正如文中提到的,目前石墨烯的相关技术还处于实验室研究阶段。

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