深圳市睿禹能科技有限公司歡迎您 咨詢電話:0755-82714900鋰電池廠家|鋰電池組|AGV鋰電池|智能鎖鋰電池

美國石墨烯鋰離子電池的研究與發展

作者:admin????來源:未知????發布時間:2021-12-02 09:37????瀏覽量:
  一種似乎無法與電池相匹配的物質,成為突破電池技術瓶頸的關鍵。俄亥俄州納米泰克儀器公司的研究人員開發了一種新型儲能裝置,利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量的穿梭運動,可以將充電時間從過去的幾個小時縮短到不到一分鐘。這項研究發表在最近出版的《納米快報》上。電池充電性能已經成為電動汽車發展的最大挑戰。

  眾所周知,電動汽車因其清潔節能的特點被視為未來汽車的發展方向,但電動汽車發展面臨的重要技術瓶頸是電池技術。這一點在以下幾個方面很重要:第一,電池的儲能密度是指在一定空間或質量物質中儲存的能量大小,要解決的問題是電動汽車充一次電能跑多遠。其次是電池的充電性能。人們希望電動車充電能像加油一樣在幾分鐘內完成,但耗時的問題始終是電池技術不可逾越的障礙。許多對電動汽車感興趣的人對幾個小時的充電時間感到氣餒。因此,有人把電動汽車電池的充電性能稱為電動汽車發展的真正瓶頸。

  目前,鋰離子電池和超級電容器在電池技術中應用廣泛,各有利弊。鋰離子電池的儲能密度較高,在120 W/kg到150 W/kg之間,而超級電容器的儲能密度較低,在5 W/kg之間。然而,鋰離子電池的功率密度較低,為1 kW/kg,而超級電容器的功率密度為10 kW/kg。目前,大量的研究工作集中在提高鋰離子電池的功率密度或提高超級電容器的儲能密度上,但挑戰是巨大的。

  這項新研究通過使用石墨烯這種神奇的材料繞過了挑戰。石墨烯因具有以下特點而成為新型儲能設備的首選:它是目前已知的導電率最高的材料,比銅高5倍;散熱能力強;密度低,比銅低四倍,重量更輕;當表面積是碳納米管的兩倍時,強度超過鋼;超高的楊氏模量和最高的內部強度;高比表面積(即單位質量的材料總面積);不易發生位移反應。

  新設備使電動車在不到一分鐘的時間內充滿電。

  這種新型儲能裝置也被稱為石墨烯表面鋰離子交換電池,簡稱SMCS。它結合了鋰離子電池和超級電容器的優點,具有高功率密度和高儲能密度的特點。雖然目前的儲能設備尚未采用優化的材料和結構,但其性能已經超過了鋰離子電池和超級電容器。新設備的功率密度(即電池最大輸出功率除以整個燃料動力鋰電池系統的重量或體積)為100 kW/kg,比商用鋰離子電池高100倍,比超級電容器高10倍。功率密度越高,能量轉移率越高,充電時間越短。此外,新電池的儲能密度為160 W/kg,與商用鋰離子電池相當,比傳統超級電容器高30倍。能量儲存密度越大,儲存的能量就越多。SMC的關鍵在于它的陰極和陽極都有非常大的石墨烯表面。制造電池時,研究人員將鋰金屬放在陽極上。當第一次放電時,鋰金屬電離并通過電解質遷移到陰極。通過離子石墨烯表面的孔隙,到達陰極。在充電過程中,由于石墨烯電極的表面積較大,大量的鋰離子可以從陰極快速遷移到陽極,從而產生高功率密度和高能量密度。研究人員解釋說,鋰離子在多孔電極表面的交換可以消除嵌入所需的時間。在研究中,研究人員制備了各種類型的石墨烯材料,如氧化石墨烯、單層石墨烯和多層石墨烯,以優化設備的材料配置。下一步將關注電池的循環壽命。目前研究表明,1000次充電后可保留95%的容量;充電2000次未發現晶體結構。研究人員還計劃探索鋰的不同儲存機制對設備性能的影響。

  研究表明,在相同重量下,SMC或鋰離子電池電動汽車的行駛距離相同,但SMC的充電時間不到一分鐘,而鋰離子電池需要幾個小時。研究人員認為,優化后的SMC將具有更好的性能。

  如果未來電動汽車普及,在加油站設置充電站,結果會出現一個非常有趣的場景,那就是電動汽車的充電時間會比加油更快更便宜。研究人員表示,除了電動汽車,該設備還可以用于可再生能源儲存(如儲存太陽能和風能)和智能電網。

歡迎訪問睿禹能鋰電池http://www.navarra2.com/想了解更多請咨詢客服

相關新聞推薦

關注官方微信

鋰電池廠家
Copyright ©深圳市睿禹能科技有限公司 粵ICP備14050378號-1 xml 網站地圖 www.navarra2.com 鋰電池廠家 三元鋰電池組 鋰電池組 聚合物鋰離子電池
18禁止观看强奷免费国产大片