欢迎光临必发888有限公司!
栏目
联系我们
公司地址:http://www.itanking.com
当前位置: 必发888 > 产品评测 >
新型纳米复合材料可提升电池性能

石墨烯,是由许多六角蜂巢薄片所构成的碳原子薄膜,其厚度仅有一个碳原子厚且具有强韧强度的特性,使其时常在许多科技产品中成为重要组件之一。美国 Lawrence Berkeley 国家实验室研究将石墨烯与锡作为电池电极的良好介质,通过摄氏 300 度的高温将石墨烯与锡熔合为由许多奈米级柱状空隙所组成的塔状结构层,有效增进了电极的性能并使电池充电速度更快,且因为石墨烯薄膜所具备的优异韧性,也顺便减缓了电极的衰退状况。可惜的是,目前所制作出来原型版本仍只能达到 30 次的充电循环次数,这实在是与消费市场数百次的起码要求相差甚远,看来如果想看到应用此技术的产品出现在手机或电能车上,可能还需要多点耐心啰(怎么好东西都是这样啊 = =)。

新型纳米复合材料可提升电池性能 据美国物理学家组织网7月27日报道,美国科学家制造出了一种由石墨烯和锡层叠在一起组成的纳米复合材料,这种可用来制造大容量能源存储设备的轻质新材料可用于锂离子电池中,其三明治结构也有助于提升电池的性能。相关研究发表在最新一期《能源与环境科学》杂志上。该研究的领导者、劳伦斯伯克利国家实验室分子基地的科学家张跃刚表示:电动汽车需要轻质电池,也要求这种电池能快速地充电,且其充电能力不会因持续充放电而有所降低。我们最新研制出的石墨烯纳米复合材料可改进电池的性能。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体,只有一层碳原子的厚度,是迄今最薄也最坚硬的材料,其导电、导热性能超强,远远超过硅和其他传统的半导体材料。很多人认为,石墨烯可能取代硅成为未来的电子元件材料,在超级计算机、触摸屏和光子传感器等多个领域大显身手。张跃刚和同事此前的研究也都专注于石墨烯在电子设备上的应用。在最新研究中,该研究团队将石墨烯和锡交替层叠制造出了这种纳米复合材料。他们将一层锡薄膜沉积在石墨烯上,接着在锡薄膜上方放置另一层石墨烯,然后不断重复这个过程制造出了这种复合材料。他们还对材料进行了热处理,通过在一个充满氢气和氩气的环境中将其加热到300摄氏度,锡薄膜转变成很多柱子,增加了锡层的高度。研究人员姬立文表示:对这个系统来说,锡薄膜形成这些锡纳米柱非常重要。而且,我们也发现,最上层石墨烯和最底层石墨烯之间的距离也会不断变化以适应锡层高度的变化。新纳米复合材料中石墨烯层之间的高度变化会对电池的电化学循环有所改善,锡高度的变化会改进电极的性能。另外,这种适应性也意味着电池能被快速地充电,而且重复充放电也不会降低其性能,这对电动汽车内的可充电电池来说非常关键。更多阅读《能源与环境科学》发表论文摘要

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(LawrenceBerkeleyNationalLaboratory)的研究人员已经创造了一种石墨烯和锡的纳米复合材料,使可再生锂离子电池可高容量储能。把锡夹在石墨烯薄片之间,研究人员就制成了一种新的轻型“三明治”结构,可以提高电池的性能。 “对于电动汽车而言,您需要一种轻巧的电池,可以迅速充电,而且经反复使用后,仍可保持充电容量,”张粤港(YuegangZhang)说,他是伯克利实验室分子铸造部(MolecularFoundry)研究员,在无机纳米结构所(InorganicNanostructuresFacility),领导这项研究。“这里,我们已经展示的,是合理设计的纳米级结构,不需要添加剂或粘结剂就可以运行,可提高电池性能。” 石墨烯是一种单原子厚的“鸡线”晶格状碳原子,具有非凡的电子和机械性能,远远超过硅和其它传统半导体材料。以前的石墨烯研究中,张粤港和他的同事强调了电子设备的应用。 在这项研究中,这个小组组装分层交替的石墨烯和锡,创造了一种纳米复合材料。要创造这种复合材料,一层锡薄膜就要被沉积到石墨烯上。接下来,另一层石墨烯片被转移锡薄膜上。重复此过程,就可制成一种复合材料,然后,在氢气和氩气环境中,把它加热到300摄氏度。在这一热处理期间,锡薄膜会转化成一系列柱子,增加了锡层的高度。 “从锡薄膜形成这些纳米柱,对于这一系统而言是非常特别的,我们发现,上下层石墨烯之间的距离也随之改变,以适应锡层的高度变化,”纪李文说,他是铸造部的博士后研究员。纪李文为主要作者,张粤港为通信作者的一篇论文,报道了这一研究,发布在杂志《能源和环境科学》(EnergyandEnvironmentalScience)上。 在这些新的纳米复合材料中,石墨烯层间高度的变化,有助于电池的电化学循环过程,因为锡的体积变化提高了电极的性能。此外,这个可调节的行为,意味着电池可迅速反复充电,不会退化,这对于电动汽车充电电池而言是关键的。 “我们在伯克利实验室有一个很大的电池计划,我们能够制造高度可循环的电池单元.。通过我们与碳循环2.0(CarbonCycle2.0)计划的互动,材料科学部的研究人员得益于优质电池设施和人员,加之,我们了解到了用什么制备更好的电极,”联合作者巴塔利亚(Battaglia)说,他是伯克利实验室环境与能源技术部高级能源技术部门的项目经理。“作为回报,我们有一个窗口,可以让开发下一代材料的科学家们谈谈这些要求。”