Из графена делают супер батареи, которые можно заряжать очень и очень долго.

Ученые из Чжэцзянского университета использовали графеновую мембрану в качестве положительного материала для разработки нового типа алюминиево-графеновой батареи. Аккумулятор имеет очень долгий срок службы, может быть полностью заряжен за очень короткий период времени и может нормально работать в диапазоне температур от минус 40 до 120 градусов Цельсия. Это нововведение указывает на важные направления практического применения ионно-алюминиевых батарей.

По сравнению с широко используемыми сегодня литиевыми батареями, ионно-алюминиевые батареи представляют собой новый тип батарей, который во многих отношениях лучше. Фактически, ключ к использованию - это найти подходящие катодные материалы. Рабочая группа профессора серии высокополимерных материалов Чжэцзянского университета выбрала графен в качестве магического материала, который неоднократно совершал новые открытия. Уникальная графеновая мембрана была изготовлена в качестве положительного материала с помощью инновационного процесса, который значительно улучшил общие характеристики алюминиево-ионных батарей. Перспектива конкуренции с основными литиевыми батареями и суперконденсаторами очень многообещающая. Статьи по теме были опубликованы во всемирно известном журнале Science Advances. Первым автором статьи является доктор Чен Хао, член исследовательской группы.

Некоторые из очевидных недостатков литиевых батарей ощущает каждый, кто пользуется смартфоном. Например, срок службы батареи ограничен. Многие мобильные телефоны заставляют потребителей думать, что батарея ненадежна. После года или двух использования срок службы батареи значительно сокращается. Другой пример - нестабильная работа аккумулятора при низких и высоких температурах. Некоторые мобильные телефоны в холодных условиях на северо-востоке мгновенного отключения, некоторые внезапно взорвались при зарядке из-за ограничения нормального рабочего температурного диапазона литиевых батарей.

Напротив, алюминиевые графеновые батареи, разработанные превосходной командой, показали очевидные преимущества. «Емкость батареи - это ее выносливость. Обычные батареи будут продолжать уменьшать свою емкость, поскольку они неоднократно заряжаются и разряжаются. Это то, что мы называем« ненадежным ».« Алюминиево-графеновые батареи работают хорошо на этом этапе », - сказал Сюханян , второй автор и участник дискуссии. Этот тип батареи подвергается 250 000 циклов зарядки-разрядки, скорость зарядки и разрядки по-прежнему достигает 91%, а потеря емкости очень мала. Другими словами, если смартфон использует аккумулятор, его можно заряжать даже 10 раз в день в течение почти 70 лет.

Удвоенная производительность этой алюминиево-графеновой батареи также очень хороша, показывая, что ее можно быстро заряжать при больших токах, сохраняя при этом более высокую удельную емкость. «Некоторые смартфоны теперь также имеют возможность быстрой зарядки. Кажется, что батарея быстро заряжается, а фактический срок службы невелик. А лабораторные данные для новой батареи теперь составляют 1,1 секунды, что меньше потери емкости». показывает, что если вы в будущем воспользуетесь мобильным телефоном, то вполне можно будет заряжать 5 секунд и разговаривать 2 часа. "

Алюминиево-графеновые батареи зажигают светодиодную гирлянду с напечатанной на ней надписью «ZJU120».

Алюминиевые графеновые батареи демонстрируют высокие характеристики умножения и длительный срок службы, аналогичные суперконденсаторам, которые сейчас используются для быстрого запуска автомобилей. Алюминий-графеновая батарея имеет более высокую плотность энергии, что означает, что ее можно сделать меньше и легче, обеспечивая при этом постоянную энергию.

В целом литиевые батареи компактны и легки, обеспечивают больше энергии, но они не выдерживают многократной зарядки и плохой работы. С другой стороны, суперконденсаторы громоздкие и громоздкие. Эти два часто используются в сочетании друг с другом. «Алюминиевые графеновые батареи не теряют суперконденсаторы с точки зрения соотношения характеристик и срока службы, намного превосходя литиевые батареи. Хотя у литиевых батарей есть разрыв в плотности энергии, она значительно превосходит суперконденсаторы». Алюминиевая графеновая батарея показала определенное преимущество перед лицом двух противников, литиевых батарей и суперконденсаторов, и может быть названа «супер батареей», - сказал Гао.

Аккумулятор не сгорит от жары.

Алюминиево-графеновые батареи также имеют некоторые другие батареи, которым нет равных. При низкой температуре минус 40 градусов алюминий-графеновая батарея может стабильно заряжаться и разряжаться 1000 раз, при высокой температуре до 100 градусов и стабильной зарядке и разряде 45000 раз. Даже если ядро подвергнется воздействию Yuhuoyan, оно не загорится или взорвется. Этот широкий диапазон температур закладывает основу для будущего использования ионно-алюминиевых батарей в экстремальных температурных условиях. Эта батарея также обладает хорошей гибкостью, и ее емкость полностью сохраняется после 10 000 изгибов, демонстрируя потенциал ее применения в носимых гибких электронных устройствах.

Превосходные характеристики «супер батареи» проистекают из превосходной микроструктуры графеновой мембраны как положительного материала и ее макроскопических характеристик. Многие важные свойства батареи зависят от того, в какой степени электроны и ионы могут плавно перемещаться между положительными и отрицательными полюсами. По сравнению с другими положительными материалами, графеновая пленка, подготовленная превосходной рабочей группой, имеет высококачественные дефекты решетки, высокую ориентацию и непрерывные каналы, как и дороги, которые тянутся во всех направлениях, позволяя электронам и ионам беспрепятственно перемещаться.

В области исследований ионно-алюминиевых батарей профессор Дайхунцзе из Стэнфордского университета проделал новаторскую работу, прежде всего, для создания ионно-алюминиевых батарей с большей емкостью и более длительными циклами. Профессор Юянь из Китайского университета науки и технологий разработал сверхбыстрые ионно-натриевые батареи с длительным циклом работы. Достижения, достигнутые превосходными командами, сделали применение алюминиевых батарей в системах хранения энергии большой мощности более перспективным. Superb сказал, что также необходимо видеть, что текущий положительный полюс имеет больше возможностей для улучшения, чем емкость, выходное напряжение и поверхностная нагрузка. Плотности энергии недостаточно, чтобы конкурировать с литий-ионными батареями. В будущем необходимо дальнейшее повышение плотности энергии на основе сохранения высокой плотности мощности. Кроме того, существующие в настоящее время классические ионные жидкие электролиты более дорогие, и, если удастся найти более дешевые электролиты, коммерческие перспективы алюминиево-ионных аккумуляторов будут шире.

Страница содержит содержимое машинного перевода.