浙江大學(xué)科學(xué)家用石墨烯膜作為正極材料,，研發(fā)出一種新型的鋁-石墨烯電池。這種電池壽命超長(zhǎng),，能在極短時(shí)間內(nèi)充滿電，在零下40℃到120℃的溫度范圍內(nèi)都能正常工作,。這項(xiàng)創(chuàng)新為鋁離子電池的實(shí)用化指出了重要方向,。

鋁離子電池是一種優(yōu)秀的新型電池，其實(shí)用化的關(guān)鍵是找到合適的正極材料,。浙大高分子系高超教授課題組選擇石墨烯這一神奇材料,，以創(chuàng)新工藝制備成獨(dú)特的石墨烯膜作為正極材料，大大提升了鋁離子電池的整體性能,，與現(xiàn)在主流的鋰電池和超級(jí)電容器相抗衡的遠(yuǎn)景十分看好,。相關(guān)論文日前發(fā)表于國(guó)際著名期刊《科學(xué)進(jìn)展》。

“電池的容量,，表現(xiàn)出來(lái)就是其續(xù)航能力,。一般電池隨著反復(fù)充放電,，電容量會(huì)不斷降低,，這就是我們說(shuō)的‘不耐用’?！备叱f(shuō),，“鋁-石墨烯電池在這一點(diǎn)上則表現(xiàn)優(yōu)異。這種電池經(jīng)歷25萬(wàn)次充電—放電循環(huán),，充放電效率仍高達(dá)91%,，容量損失很小?！币簿褪钦f(shuō),，如果智能手機(jī)用上這種電池，每天哪怕充電10次,，也能用上近70年,。

這種鋁-石墨烯電池的倍率性能也非常優(yōu)異，表現(xiàn)為在大電流下可以快速充電,，同時(shí)保持較高的比電容量,。“現(xiàn)在一些智能手機(jī)也有快充功能,，看似電池很快充滿了,，實(shí)際續(xù)航時(shí)間并不長(zhǎng)?！备叱f(shuō),，而這種新型電池現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)是1.1秒就能充滿電，比電容量損失輕微,?！拔磥?lái)如果用到手機(jī)上,，充電5秒鐘通話2小時(shí)是完全可能的?！?/p>

“鋁-石墨烯電池在倍率性能,、循環(huán)壽命上不輸超級(jí)電容器，遠(yuǎn)超鋰電池,。在能量密度上雖和鋰電池尚有差距,，但明顯超過(guò)超級(jí)電容器?！备叱f(shuō),，面對(duì)鋰電池和超級(jí)電容器這兩個(gè)對(duì)手，鋁-石墨烯電池分別表現(xiàn)出了特定的優(yōu)勢(shì),，可以稱為“超級(jí)電池”,。

鋁-石墨烯電池還有一些當(dāng)前其他電池?zé)o可匹敵的特性。低溫至零下40℃,，鋁-石墨烯電池仍能穩(wěn)定充放電1000次,，高溫至100℃，穩(wěn)定充放電45000次,，即使電芯暴露于火焰中也不會(huì)起火或爆炸,。這一寬溫度使用范圍為將來(lái)鋁離子電池在極端溫度條件下的使用打下了基礎(chǔ)。這種電池還有很好的柔性,，在10,000次彎折后容量完全保持,，展現(xiàn)出在可穿戴柔性電子器件中的應(yīng)用潛力。

“超級(jí)電池”的優(yōu)異性能,，源于作為正極材料的石墨烯膜優(yōu)異的微觀結(jié)構(gòu)及其表現(xiàn)出的宏觀效能,。電池許多重要性能的優(yōu)異，取決于電子和離子能夠多大程度上順暢地在正負(fù)極之間流動(dòng),。相比其他的正極材料,，高超課題組制備的石墨烯膜，高質(zhì)量無(wú)晶格缺陷,、高度取向,、擁有連續(xù)孔道，就像四通八達(dá)的高速公路,，讓電子和離子暢行無(wú)阻,。