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浙大研制成功全天候超快长循环铝-石墨烯电池

时间:2017-12-22 18:10来源:科技日报 作者:江耘
点击: 次

　　急着出门办事，电瓶车却还要充很久才满电；掏出手机想在冰天雪地中拍照，手机却自动黑屏关机了；用了两年的平板电脑，怎么也充不进电……这些生活中的用电尴尬，科学家们正在努力想办法克服。
 
　　近日，浙江大学高超团队研制出新型铝-石墨烯电池，短短几秒便可充电完成，循环充放25万次后依然电力十足，并展现出耐热、抗冻，反复弯折不影响性能等优异特性，显示出广泛的应用前景。
 
　　12月15日，相关论文Ultrafast all-climate aluminum-graphene battery with quarter-million cycle life发表于Science Advances。
 
　　一片片泛着金属光泽的深灰色薄膜，就是团队最新研发的石墨烯-铝电池。它的正极是石墨烯薄膜，负极是金属铝，把两片电池串联在一起，就能点亮一组LED灯。经过测试，石墨烯正极的比容量达到120mAh/g(毫安时每克)，在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量；同时其倍率性能优异，快速充电可1.1秒内充满电，仍具有111mAh/g的可逆比容量。
 
　　课题组的硕士生徐晗彦解释，“比容量”和“倍率”是两个评判电池性能的关键指标。其中，比容量可以理解为单位质量或单位体积电池的电量。比容量越大，储电量越高。而倍率则代表快速和正常两种充电模式下电量的差异。一般说来，快速充电充满状态下的电量要低于正常充电模式下充满的电量，两个数值越接近，就说明电池的倍率性能越好。
 
　　同时，这种电池可以在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中工作，可谓既耐高温，又抗严寒。在零下30摄氏度的环境中，这种新型电池能实现1000次充放电性能不减，而在100度的环境中，它能实现4.5万次稳定循环。
 
　　这种新型电池是柔性的，将它弯折一万次后，容量完全保持。而且，即使电芯暴露于火焰中时也不会起火或爆炸。
 
　　“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，比超级电容器具有更高的能量密度，相当的倍率性能和循环寿命。”高超说。
 
　　高超课题组的新型电池给世人展示了美好的前景：手机充电数秒就完成，在极寒和高温环境中能自如工作，不用担心电池爆炸，不用担心电池老化，电池可以折叠……
 
　　但是，高超坦言，这离真正商业化还有很大的挑战，需要更多科学家的努力和投入才能实现。
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文章标签： 正极 石墨烯电池
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