Graphen stellt Super-Batterien her, die für eine sehr, sehr lange Lebensdauer aufgeladen werden können.

Wissenschaftler der Zhejiang-Universität verwendeten eine Graphenmembran als positives Material, um einen neuen Typ einer Aluminium-Graphen-Batterie zu entwickeln. Der Akku hat eine sehr lange Lebensdauer, kann in sehr kurzer Zeit vollständig aufgeladen werden und funktioniert im Temperaturbereich von minus 40 Grad Celsius bis 120 Grad einwandfrei. Diese Innovation zeigt wichtige Richtungen für die praktische Anwendung von Aluminiumionenbatterien auf.

Im Vergleich zu heute weit verbreiteten Lithiumbatterien sind Aluminiumionenbatterien ein neuer Batterietyp, der in vielerlei Hinsicht besser ist. In der Tat ist der Schlüssel zu verwenden, geeignete Kathodenmaterialien zu finden. Die Arbeitsgruppe des Professors der High Polymer Series der Zhejiang University wählte Graphen als magisches Material aus, das wiederholt neue Durchbrüche erzielt hat. Die einzigartige Graphenmembran wurde als positives Material in einem innovativen Verfahren hergestellt, das die Gesamtleistung von Aluminiumionenbatterien erheblich verbesserte. Die Aussicht, mit den gängigen Lithiumbatterien und Superkondensatoren zu konkurrieren, ist sehr vielversprechend. Verwandte Artikel wurden in der international renommierten Zeitschrift Science Advances veröffentlicht. Der erste Autor des Papiers ist Dr. Chen Hao, ein Mitglied der Forschungsgruppe.

Einige der offensichtlichen Mängel von Lithiumbatterien werden von jedem wahrgenommen, der ein Smartphone verwendet. Zum Beispiel ist die Batterielebensdauer begrenzt. Bei vielen Mobiltelefonen haben Verbraucher das Gefühl, dass der Akku nicht langlebig ist. Nach ein oder zwei Jahren ist die Lebensdauer des akkus erheblich verkürzt. Ein weiteres Beispiel ist die instabile Batterieleistung bei niedriger und hoher Temperatur. Einige Mobiltelefone in der kalten Umgebung im Nordosten der sofortigen Abschaltung, andere explodierten plötzlich beim Laden, da der normale Arbeitstemperaturbereich von Lithiumbatterien begrenzt war.

Im Gegensatz dazu zeigten die vom hervorragenden Team entwickelten Aluminium-Graphen-Batterien offensichtliche Vorteile. "Die Kapazität der Batterie ist ihre Lebensdauer. Allgemeine Batterien werden ihre Kapazität weiter reduzieren, wenn sie wiederholt geladen und entladen werden. Dies wird als" nicht langlebig "bezeichnet." Aluminium-Graphen-Batterien weisen zu diesem Zeitpunkt eine gute Leistung auf ", sagte Xuhanyan , ein zweiter Autor und Diskussionsteilnehmer. Dieser Akkutyp durchläuft 250.000 Lade- / Entladezyklen, die Lade- und Entladerate beträgt immer noch 91% und der Kapazitätsverlust ist sehr gering. Mit anderen Worten, wenn ein Smartphone den Akku verwendet, Es kann fast 70 Jahre lang sogar 10 Mal am Tag aufgeladen werden.

Die Verdopplungsleistung dieser Aluminium-Graphen-Batterie ist ebenfalls sehr gut, was zeigt, dass sie unter großen Strömen schnell aufgeladen werden kann, während eine höhere spezifische Kapazität beibehalten wird. "Einige Smartphones verfügen jetzt auch über Schnellladefunktionen. Es scheint, dass der Akku schnell voll ist und die tatsächliche Lebensdauer nicht lang ist. Der neue Akku verfügt jetzt über Labordaten von 1,1 Sekunden, was weniger als der Kapazitätsverlust ist." zeigt, dass es durchaus möglich ist, 5 Sekunden lang aufzuladen und 2 Stunden lang zu sprechen, wenn Sie in Zukunft ein Mobiltelefon verwenden. ""

Aluminium-Graphen-Batterien beleuchten den LED-String mit dem Aufdruck "ZJU120"

Aluminium-Graphen-Batterien weisen eine hohe Multiplikatorleistung und eine lange Lebensdauer auf, ähnlich wie Superkondensatoren, die jetzt für die schnelle Inbetriebnahme von Autos verwendet werden. Die Aluminium-Graphen-Batterie hat eine höhere Energiedichte, was bedeutet, dass sie kleiner und leichter gemacht werden kann und gleichzeitig konstante Energie liefert.

Im Allgemeinen sind Lithiumbatterien kompakt und leicht und liefern mehr Energie, können jedoch wiederholtem Laden und schlechter Leistung nicht standhalten. Superkondensatoren hingegen sind sperrig und sperrig. Die beiden werden oft zusammen verwendet. "Aluminium-Graphen-Batterien verlieren keine Superkondensatoren in Bezug auf Verhältnisleistung und Lebensdauer und liegen weit über lithium-batterien. Obwohl bei lithium-batterien eine Lücke in der Energiedichte besteht, übertrifft sie Superkondensatoren erheblich." Die Aluminium-Graphen-Batterie hat einen gewissen Vorteil gezeigt angesichts der beiden Gegner, Lithiumbatterien und Superkondensatoren, und kann als "Superbatterie" bezeichnet werden, sagte Gao.

Der Akku brennt nicht in der Hitze.

Aluminium-Graphen-Batterien haben auch einige andere Batterien, die ihresgleichen suchen. Bei einer niedrigen Temperatur von minus 40 Grad kann der Aluminium-Graphen-Akku immer noch 1000-mal konstant laden und entladen, die hohe Temperatur auf 100 Grad und das stabile Laden und Entladen 45.000-mal. Selbst wenn der Kern Yuhuoyan ausgesetzt ist, fängt er kein Feuer und explodiert nicht. Dieser breite Temperaturbereich bildet die Grundlage für die zukünftige Verwendung von Aluminiumionenbatterien unter extremen Temperaturbedingungen. Diese Batterie hat auch eine gute Flexibilität und ihre Kapazität bleibt nach 10.000 Biegungen vollständig erhalten, was ihr Anwendungspotential in tragbaren flexiblen elektronischen Geräten demonstriert.

Die hervorragende Leistung der "Superbatterie" beruht auf der hervorragenden Mikrostruktur der Graphenmembran als positives Material und ihrer makroskopischen Leistung. Viele der wichtigen Eigenschaften der Batterie hängen davon ab, inwieweit Elektronen und Ionen reibungslos zwischen positiven und negativen Polen fließen können. Im Vergleich zu anderen positiven Materialien weist der von der hervorragenden Arbeitsgruppe hergestellte Graphenfilm hochwertige Gitterdefekte, eine hohe Orientierung und kontinuierliche Kanäle auf, genau wie Autobahnen, die sich in alle Richtungen erstrecken und es Elektronen und Ionen ermöglichen, sich ungehindert zu bewegen.

Auf dem Gebiet der Aluminiumionenbatterieforschung leistete Professor Daihongjie von der Stanford University Pionierarbeit, um zunächst Aluminiumionenbatterien mit höherer Kapazität und längeren Zyklen zu erzielen. Professor Yuyan von der chinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie hat ultraschnelle und langzyklische Natriumionenbatterien realisiert. Die Fortschritte hervorragender Teams haben den Einsatz von Aluminiumbatterien in Hochleistungs-Energiespeichersystemen vielversprechender gemacht. Der hervorragende sagte, dass es auch notwendig ist zu sehen, dass der aktuelle positive Pol mehr Raum für Verbesserungen hat als die Kapazität, die Ausgangsspannung und die Oberflächenlast. Die Energiedichte reicht nicht aus, um mit lithium-ionen-batterien zu konkurrieren. In Zukunft ist es notwendig, die Energiedichte auf der Basis einer hohen Leistungsdichte weiter zu verbessern. Darüber hinaus sind die derzeitigen klassischen flüssigen ionischen Elektrolyte teurer, und wenn billigere Elektrolyte gefunden werden können, sind die kommerziellen Aussichten für Aluminiumionenbatterien größer.

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