汽車(chē)研究所石墨烯電池材料的凍干使用實(shí)例

石墨烯電池是什么？

石墨烯電池，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動(dòng)的特性，開(kāi)發(fā)出的一種新能源電池。鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動(dòng)的特性，開(kāi)發(fā)出一種新的電池。這種新的電池可把數小時(shí)的充電時(shí)間壓縮至短短不到一分鐘。分析人士認為，未來(lái)一分鐘快充石墨烯電池實(shí)現產(chǎn)業(yè)化后，將帶來(lái)電池產(chǎn)業(yè)的變革，從而也促使新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的革新。

為什么需要石墨烯電池？

隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的*不斷增長(cháng)，新的電池技術(shù)正在被應用，以提高它們的范圍和效率。石墨烯電池是一種可以應用于電動(dòng)汽車(chē)的新技術(shù)。電動(dòng)汽車(chē)大的問(wèn)題之一是電動(dòng)汽車(chē)使用的電池又大又重。這些電池需要很長(cháng)時(shí)間才能充電，而且很快就會(huì )耗盡。為了解決這個(gè)問(wèn)題，許多人都在尋找石墨烯電池作為解決方案。一種新的石墨烯電池，它有可能*改變電動(dòng)汽車(chē)的面貌。石墨烯電池可以通過(guò)許多不同的方式改進(jìn)現有的電池技術(shù)，比如增加電池壽命和性能。

石墨烯電池與鋰電池的區別

石墨烯電池與鋰電池大的區別，就是石墨烯電池的動(dòng)力特性、電容量都要好于鋰電池，憑借石墨烯的特性可將電池容量提高45%，而充電速度提高至現有標準的五倍。充電10分鐘，能跑1000公里。

阻礙石墨烯電池面市的主要原因，量產(chǎn)化困難的主要原因在其內部。

1. 全石墨烯電池成本十分高昂，而且制備難度大，幾乎不可能量產(chǎn)?，F在公布的一些驚人數據基本都來(lái)自純度*的石墨烯電池，僅出現在概念階段或實(shí)驗室內；

2. “摻雜石墨烯電池”在鋰電池上的作用是導電劑或電極嵌鋰材料，但與傳統的導電碳和石墨低廉的成本相比，前者帶來(lái)的性能提升不足以吸引各廠(chǎng)家；

3. 石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質(zhì)，與現在的鋰離子電池工業(yè)的技術(shù)體系無(wú)法相容；

4. 除此之外，其他材料的沖擊（比如硅在做負極上有著(zhù)更高的理論容量）和分散工藝難度高等問(wèn)題，都制約著(zhù)石墨烯在鋰電池上的應用。

石墨烯電池并不是很成熟，大量的實(shí)驗研究仍然需要繼續

對石墨烯電池的研究仍在繼續，超級電容器的工作也可以利用石墨烯，并可能在不久的將來(lái)使傳統電池過(guò)時(shí)。超級電容器由三層組成。它有兩層石墨烯，中間層是一層電解質(zhì)。超級電容薄膜非常薄，但非常堅固和穩定，它可以在很短的時(shí)間內釋放出令人印象深刻的能量，這是必要的，因為電動(dòng)汽車(chē)需要額外的能量來(lái)快速的加速。

冷凍干燥成功制備出石墨烯氣凝膠

通過(guò)水熱法還原氧化石墨烯可得到具有豐富多孔結構的石墨烯氣凝膠。以石墨為原料，高錳酸鉀為氧化劑，通過(guò)超聲制備具有不同片徑的氧化石墨烯，采用一步水熱還原制備石墨烯水凝膠，將石墨烯水凝膠進(jìn)行冷凍干燥制備石墨烯氣凝膠。

以石墨為原料，通過(guò)氧化、超聲再經(jīng)水熱還原、冷凍干燥等步驟制備較理想的石墨烯氣凝膠。此方法具有操作簡(jiǎn)單、易行、成本低、安全性能好、對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。將裝濃硫酸、高錳酸鉀和石墨粉反應制備氧化石墨，再將氧化石墨進(jìn)行水熱還原：將氧化石墨分散于去離子水中，超聲，對其進(jìn)行離心分離，將上層液體移入反應釜中反應。將產(chǎn)物取出，冷凍干燥即得石墨烯氣凝膠。

EYELA冷凍干燥機的優(yōu)勢

• 真空泵根據冷卻溫度、真空度監測條件自動(dòng)開(kāi)始運轉。

• 連接紀錄儀后，可通過(guò)紀錄儀紀錄凍干曲線(xiàn)、真空度、溫度情況

• 運轉結束后，自動(dòng)釋放真空，并且真空自動(dòng)釋放時(shí)設置有空氣過(guò)濾器（0.2μm）。

• 如遇突然停電后來(lái)電，真空泵并不馬上進(jìn)行工作，用以防止試料突沸，發(fā)生飛散。

• 采用桶式冷卻方式，可以取出解冰，而且便于清洗。

• 前面、側面均可自由開(kāi)閉，便于對真空泵進(jìn)行日常維護。

• 采用－80℃低溫干燥，使試料含水量低，取得良好的干燥效果。

• 采用透明機蓋便于觀(guān)察凍結情況，配置多岐管后容易確認試料的凍結狀態(tài)。