石墨烯電池的發展

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的奈米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2。3%的光,同時也是世界上電阻率最小的材料。

所謂的石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出的一種新能源電池。作為目前最薄、最堅硬、導電導熱效能最強的一種新型奈米材料,石墨烯的概念自2004年問世以來一直備受關注。

在消費電子領域,電池容量和充電速度一直都是亙古不變的話題,不少廠商都把充電時間和電池容量作為產品噱頭。而放眼全球電子裝置市場,已經問世多年的鋰電池依舊是這一領域的絕對霸主,市面上幾乎所有智慧手機都內建了這一電池。但是,鋰電池在安全性、續航能力、環境汙染以及充電速度方面存在的巨大短板已經開始嚴重限制了各大高科技產業的發展。

據韓媒《韓國先驅報》11 月 27 日報道,三星正式宣佈,公司目前已研發出了基於石墨烯材料的新電池技術。利用石墨烯這種新材質所造的電池,能夠在提高容量的同時擁有比標準充電速度快5 倍的充電速度。對於這項新技術,三星先進技術研究院(SAIT)表示,基於石墨烯材質所造的電池將會比目前市面上的普通電池高出45% 的容量。石墨烯是被認為是用作電池製作的最佳材料,因為它的電子遷移率約為傳統矽的140 倍。新型電池也可用於電動汽車,它能夠在最高60攝氏度以下的溫度範圍內保持穩定。

石墨烯的基本形態是呈晶格的單層碳原子片,這種材料可用於柔性顯示器、可穿戴裝置和其他下一代電子裝置。“這是一項潛在用途廣泛的了不起的技術,但石墨烯電池需要很久才能投入量產,”SK證券(SK Securities)的金永佑(Kim Young-woo)表示。“關鍵是誰能搶先把這種技術商業化。應用精細加工技術大規模生產高質量的電子級石墨烯並不容易。”

由此可見,石墨烯的應用前景非常廣泛,在電池領域已經有了傑出得成果。不僅如此研究出石墨烯奈米圖層的柔性光伏電池板,可極大降低製造透明可變形太陽能電池的成本,這種電池有可能在夜視鏡、相機等小型數碼裝置中應用。石墨烯超級電池的成功研發,也解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時間長的問題,極大加速了新能源電池產業的發展。這一系列的研究成果為石墨烯在新能源電池行業的應用鋪就了道路。未來石墨烯會在軍事航空方面應用,開啟電池市場。

石墨烯電池的發展