石墨烯對(duì)無(wú)人機(jī)電池技術(shù)發(fā)展的影響

2015年11月，一家通信設(shè)備公司發(fā)布了一款新品。該產(chǎn)品采用石墨烯作為電池材料，大大縮短充電時(shí)間，提高充電能力。這一舉動(dòng)引起公眾注意，使得社會(huì)重新審視石墨烯這一材料。自那之后有人提出無(wú)人機(jī)電池上是否能引用石墨烯作為電極材料的想法，那么以下格氏電池的小編將帶你了解下石墨烯。

1.什么是石墨烯？

石墨烯是由碳原子組成的二維碳納米材料。

石墨烯不僅是最薄的材料，也是最具彈性的材料，其斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材要高200倍。同時(shí)，它具有非常好的柔韌性，其拉伸范圍可達(dá)到其自身尺寸的20％。它是目前最薄和最高強(qiáng)度的材料，也因此被稱為“黑金”，可見(jiàn)其強(qiáng)度之大。

總之，石墨烯是一種具有高強(qiáng)度，高彈性和高導(dǎo)電性的納米材料。

2.電極材料與電池容量之間的關(guān)系

通過(guò)研究，已知電池的充電和放電過(guò)程實(shí)際上是從微觀角度看電極中陽(yáng)離子的“結(jié)合”和“分離”的過(guò)程。因此，電極材料中的孔洞越多，則這個(gè)過(guò)程進(jìn)行就越迅速。

石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)是由碳原子組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于厚度的限制（僅一層原子），陽(yáng)離子的運(yùn)動(dòng)很少受到限制。同時(shí)，由于石墨烯具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由它制成的電極材料具有足夠的孔洞。從這個(gè)角度來(lái)看，石墨烯無(wú)疑是一種非常理想的電極材料。

3.石墨烯的研究現(xiàn)狀

普渡大學(xué)正在研究通過(guò)一種新的更簡(jiǎn)單的方式制造納米電極材料的技術(shù)。根據(jù)普渡大學(xué)的研究，在電池中使用納米材料將增加電池充電容量和充電/放電速度。

韓國(guó)公司三星電子目前正在從事硅基陽(yáng)極材料研究，旨在硅表面添加石墨烯涂層。如果研究成功，鋰離子電池的壽命將增加到2倍以上。

該研究結(jié)合了硅基材料的長(zhǎng)壽命和石墨烯材料的大電荷容量的優(yōu)點(diǎn)，并關(guān)注如何在硅材料上建立石墨烯涂層的技術(shù)問(wèn)題。

三星研究人員通過(guò)在碳化硅電極表面涂蓋石墨烯，有效地?cái)U(kuò)大了陽(yáng)極的表面積。同時(shí)它結(jié)合了陰極中使用的鈷酸鋰，大大提高了電池充電電源的單位體積能量密度，電池壽命也比公共汽車市場(chǎng)上銷售的鋰離子電池長(zhǎng)1.5-1.8倍。

4.前景

石墨烯是蓄電池的天然電極材料。如果石墨烯納米材料可用于電池技術(shù)，則電池的性能將基本上改變。但是，正如文中提到的，目前石墨烯的相關(guān)技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。