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新型石墨烯电池的技术,充电快容量将提升45%

2022-05-13   点击量:495

关于移动设备而言,电池技术瓶颈对其发展有着极大的制约。而科学家们也在不断探索电池技术的革新。不过就目前来看,普通移动设备都是以锂离子电池为主,续航时间长不过10几个小时,短则只有3个小时左右,这在很多时候显然无法满足人们的使用需求。


不过据韩国媒体报道,三星电子宣布其开发出了石墨烯电池技术,在提高45%电池容量的同时,也能够达到现有充电速度的5倍。假如这种电池被普遍应用到时下的笔记本电脑、智能手机等移动设备上的话,这些设备的续航能力将得到明显提升。


石墨烯是碳的一种形式,它的电子迁移率约为硅的140倍,因此在物理学、材料学、电子信息、计算机、特种航天等领域都得到了长足发展,也被认为是下一代电池技术的突破口。


三星称,配备石墨烯球(grapheneballs)的电池只需12分钟就可以完全充满。相比之下,现有电池要一个小时才能完全充满。由于石墨烯电池能够在最高60摄氏度下保持稳定,所以这种电池还有望用于电动汽车。而之所以锂离子电池能烧起来、烧起来这么危险,原因是在于它本身就是一个可以自行进行反应的封闭小系统,换言之,它是一个封闭能量球。不同于发动机或燃料动力电池的开放系统要输入空气和燃油。在这个小小的电池里,既有还原剂,又有氧化剂,那么当然既可以缓慢充放电,也可以激烈地燃烧起来。


所以一旦电池的管理不当,后果会是灾难性的即使是把电池放到太空里去,这个难题也是相同存在。而当锂离子电池一旦发生热失控,整个电池组能够释放出的能量是惊人的。由100节带电量100Ah的电芯组成的电池组,失控能量达到240000000J,约合57公斤TNT炸药。


电池组热失控能量极大,图片自制电池组热失控能量极大,图片自制


所以,电动汽车自燃的直接原因就是锂离子电池的热失控,我将它称为电动汽车安全的幕后黑手。


所谓热失控,是由各种诱因引发的链式反应,发热量可使电池温度升高上千度,造成自燃。


一,热失控的链式反应,就好比多米诺骨牌


从电池电芯内的隔膜分解熔化,进而导致负极与电解液发生反应,随之正极和电解质都会发生分解,从而引发大规模的内短路,造成了电解液燃烧,进而蔓延到其他电芯,造成了严重的热失控,让整个电池组出现自燃。

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钜大特种电池工程研究院

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