充电5秒钟通话2小时,你认为的不可能正在走向可能!
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前几天人民日报披露一重大消息:浙江大学高分子科学与工程学系高超团队,研制出了一种新型石墨烯-铝电池。这种电池将颠覆人类电池史,曾经你认为的不可能正在成为可能。
说明白点就是,这种电池可以上演“充电5秒钟,通话2小时”,注意是5秒钟,不是5分钟!!而且经测试,它在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量;同时其倍率性能优异,快速充电可1.1秒内充满电。1.1秒啊!只要你眼睛眨一下,手机就充好了!
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这种电池寿命超长,能在极短时间内充满电,在零下40℃到120℃的温度范围内都能正常工作。
“电池的容量,表现出来就是其续航能力。一般电池随着反复充放电,电容量会不断降低,这就是我们说的‘不耐用’。”高超说,“铝—石墨烯电池在这一点上则表现优异。这种电池经历25万次充电—放电循环,充放电效率仍高达91%,容量损失很小。”也就是说,如果智能手机用上这种电池,每天哪怕充电10次,也能用上近70年。
这种铝—石墨烯电池的倍率性能也非常优异,表现为在大电流下可以快速充电,同时保持较高的比电容量。“现在一些智能手机也有快充功能,看似电池很快充满了,实际续航时间并不长。”高超说,而这种新型电池现在的实验室数据是1.1秒就能充满电,比电容量损失轻微。“未来如果用到手机上,充电5秒钟通话2小时是完全可能的。”
“铝—石墨烯电池在倍率性能、循环寿命上不输超级电容器,远超锂电池。在能量密度上虽和锂电池尚有差距,但明显超过超级电容器。”高超说,面对锂电池和超级电容器这两个对手,铝—石墨烯电池分别表现出了特定的优势,可以称为“超级电池”。
石墨烯为什么那么牛
首先,我们来认识一下大自然最基本、最神奇的元素——碳
碳,是生命的基本单元。碳原子一个一个的排列,演变成氨基酸、核苷酸,然后再一节链一节地接长,演变成为蛋白质和核酸,进而演化出细胞,最后组成了虫、鱼、鸟、兽、猴子、猩猩、直至人类。可以说“碳”是生命世界的栋梁之材。
没有碳,就没有生命。世界上已经回荡了三四十亿年的生命交响乐,可以说其主旋律就是“碳:元素的化学演变。
既然碳元素那么神奇,它形成的物质也不同凡响。碳原子的排列方式不同,就组成了不同物质。
我们平常所说的钻石(金刚石),就是由碳原子组成的。碳原子排成四面体,碳原子位于四面体的角顶及中心,具有高度的对称性,于是形成了金刚石。
由于金刚石是天然物质,因此含有杂质。但碳元素形成的另外一种物体石墨烯(Graphene)就不同了,它是完全纯洁的物体。虽然也是由碳原子组成(跟钻石是同素异形体)。
但石墨烯的原子尺寸结构非常特殊,石墨烯是由一层碳原子构成的二维碳膜(只有一层原子厚度),它是世界上唯一只有一层原子构成的物质,特殊到必须用量子场论才能描绘。
2004年,英国曼彻斯特大学物理学家将它成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,因此2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯到底有多神奇
在塑料里掺入百分之一的石墨烯,就能使塑料具备良好的导电性;加入千分之一的石墨烯,能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。
科研人员还发现,细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类的细胞则可以正常生长。
如果用石墨烯制作电容装置,它的充放电速度是锂电池100倍——1000倍!
很多人抱怨智能手机用不多久就得一天充几次电,但现在传统的手机电池即将被石墨烯淘汰!
在信号感应方面,据新加坡一个科研团队展示的科研成果,石墨烯感光元件的性能比传统传感器强1000倍!
在信号传输方面,石墨稀的电子传输速度极快,它制造的处理器频率有望达到1THz以上,是目前硅芯片的100到1000倍。
在承受性方面,石墨烯可承受1 亿~2 亿A/cm2 的电流密度,这是铜耐受量的100 倍左右。
在军事方面,美军在轰炸科索沃的军事行动中就曾大量使用石墨炸弹,海湾战争时期,美军就在伊拉克使用这种石墨炸弹来瘫痪萨达姆政府的供电设施,最后使伊拉克全国供电系统85%瘫痪。
而中国也在2009年宣布造出了石墨炸弹,以250公斤集束炸弹为载体,内装填147枚碳纤维子弹药,每一枚包含32束碳纤维。据了解一枚国产石墨炸弹炸弹可以覆盖6000平方米的范围,可以有效的瘫痪敌人城市的电力系统。这让美国大吃一惊。
石墨烯是万物互联的基石
放眼未来,互联网正在升级到物联网,无论是5G还是智能时代,未来一定是万物互联的。这就对智能设备材料的性能、传感性、敏感度都提出了更高的要求,目前来看石墨烯已经做好了充分的准备,是最好的基础材料,石墨烯才是万物互联的基石!
因此石墨烯被称为“黑金”,对于未来的超级计算机来说,石墨烯也有可能成为材料备选,科学家预言石墨烯将改变人类的21世纪。
中国在石墨烯方面优势巨大,要知道世界石墨的70%在中国。截至2016年3月,中国石墨烯的专利总数占全世界的56%,排名第一,后面才是韩国、美国、日本!
在石墨烯的推动之下,中国的大数据、物联网、云计算、智能设备等各项前沿产业也必定会取得惊人成绩,届时中国的移动支付等创新产业的效率都会大大提升,“万物互联”的实现就不再是问题,这些影响最后都会作用于经济效率的提升!
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?来源:金属加工整理,资料源:江苏科技报、浙江在线
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