浙大研發(fā)“超級(jí)電池” 可在-40℃環(huán)境下工作

    近日，浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系研制出的新型鋁—石墨烯電池，這種電池不僅能夠克服溫度、等問(wèn)題，高效的充電性能，可以實(shí)現(xiàn)“充電5秒通話兩小時(shí)”。

    研究團(tuán)隊(duì)成員透露，目前這一新型電池的研發(fā)仍在實(shí)驗(yàn)室階段，要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的量產(chǎn)，仍然需要攻克多個(gè)技術(shù)難題，還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。

    每天充電10次 也可使用70年

    新型鋁—石墨烯電池正極是石墨烯薄膜，負(fù)極是金屬鋁，只要把兩片“薄膜”串聯(lián)在一起，就能點(diǎn)亮一組LED燈。

    按照研發(fā)團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，新型鋁—石墨烯電池，是為取代現(xiàn)行鋰電池而出現(xiàn)。

    作為智能手機(jī)應(yīng)用最多的電池，鋰電池有諸多難以解決的缺點(diǎn)，除了在低溫、高溫條件下效能不穩(wěn)定外，鋰電池壽命有限，常常在使用一兩年后，續(xù)航能力大打折扣。

    實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示，新型鋁-石墨烯電池可在-40℃到120℃環(huán)境中工作。在-30℃的環(huán)境中，可以實(shí)現(xiàn)1000次充放電性能不減，而在100℃的環(huán)境中，可實(shí)現(xiàn)4.5萬(wàn)次穩(wěn)定循環(huán)。此外，新型電池柔性特征，導(dǎo)致其彎折一萬(wàn)次，容量仍然可以保持。

    如果把一次充電—放電的過(guò)程，作為一次循環(huán)，新型鋁—石墨烯電池經(jīng)歷25萬(wàn)次循環(huán)，仍能保持91%的性能。研究組測(cè)算，如果智能手機(jī)用上這種電池，即便每天充電10次，也能使用近70年。

    12月15日，團(tuán)隊(duì)的研究成果，在核心期刊Science Advances發(fā)表。

    最高可實(shí)現(xiàn)1.1秒充滿電

    2015年，美國(guó)斯坦福大學(xué)戴宏杰課題組發(fā)表論文，提出采用高溫裂解石墨泡沫來(lái)制作電池正極，可研發(fā)高效能鋁離子電池。浙江大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，受這一理論啟發(fā)，開(kāi)始新型電池研制。

    研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員高超教授稱，作為地殼中含量最豐富的金屬元素，鋁廉價(jià)且安全，在電池制備中是一種理想的負(fù)極材料。但是多年來(lái)，受制于相匹配的正極材料遲遲不出現(xiàn)，鋁電池的整體性能難以得到發(fā)揮。引入石墨烯后，這一問(wèn)題迎刃而解。

    “這種鋁-石墨烯‘超級(jí)’電池，倍率性能和循環(huán)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他電池。”高超說(shuō)，電池的性能，關(guān)鍵取決于電子和離子在正極和負(fù)極之間‘奔跑’的狀態(tài)，因此，電極材料要讓盡可能多的電子和離子“暢通地奔跑”。

    按照高超的說(shuō)法，雖然當(dāng)前一些智能手機(jī)也有快充功能，但看似電池很快充滿了，實(shí)際續(xù)航時(shí)間并不長(zhǎng)。而在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，新型電池最高可實(shí)現(xiàn)1.1秒充滿電，且能量損失輕微。

    高超介紹，這樣的數(shù)據(jù)表明，如果未來(lái)新型電池應(yīng)用到手機(jī)上，“充電5秒鐘通話2小時(shí)”，可以成為現(xiàn)實(shí)。