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石墨烯有新进展 新型电池改写锂电常规

2014-07-09 00:01
络遇
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  改写锂电池常规 新一代电池用碳作负极

  近日,加拿大阿尔伯塔大学的科研小组对外公布,他们使用碳纳米管(CNT)研发出一种新电池,比现在广泛使用的锂电池充电更快、耐用性更持久。诱导崔博士补充道:“我们尝试使用了多种不同的材料。通常,碳被用作锂离子电池的正极,但是我们把碳用作负极,使用诱导氟化工艺制作电池。”

  使用碳的优势是由于它的经济性和安全性,并且能量输出是目前锂离子电池的5—8倍。此外,这种新型电池的性能也优于还处在研发阶段的锂硫电池和锂空气电池。例如,诱导氟化技术可以用于生产快速充电、耐力更持久的手机电池

  崔博士说道:“以前,大家都不知道碳用作电池负极可以得到这么好的性能。这是我们技术的特别之处,在《自然科学报告》发表的论文中也进行了详细描述。这是一个漫长的研发过程,我们发现了碳的特殊性能,坚持试验了三年才得到现在的结果。”

  崔博士现在是技术研发公司AdvEn Solutions的首席技术官。AdvEn Solutions公司计划在2014年年底前制作出电池样品,并研发三种电池满足不同的需求:第一种电池实现较高的输出功率和较长的使用周期;第二种电池实现快速充放电;第三种可实现高容量储能

  崔博士说道:“我们还有很多工作要做,但是我们相信这项技术在未来的商用前景会非常好。”

  AdvEn Solutions公司隶属于阿尔伯塔大学化学材料工程系,目前计划再吸收若干个科研人并获得更多的资助。该公司最近刚和美国Lockheed Martin航空公司建立合作关系,计划为这种新技术的碳阴极研发阳极材料。 

  石墨烯高分子复合材料领域研究取得进展

  石墨烯是一种在热、电、力学性能等方面具有独特优势的新型碳材料,研究石墨烯片层与高分子链之间的相互作用不仅具有理论意义,而且为开发功能高分子复合材料提供技术支撑。宁波材料所在实现石墨烯产业化制备的基础上,进一步开展石墨烯/高分子复合体系相关研究,揭示石墨烯与高分子基体之间的非共价建结合机理,由此提出非化学法改善高分子与石墨烯间界面粘结的新方法。

  众所周知,石墨烯由sp2杂化的碳原子紧密排列而成,其中碳-碳键长约为0.142nm,相邻两个六圆环的面心距为0.246nm。石墨烯片层表面与聚己内酯(PCL)片晶间存在晶格匹配关系,可诱导PCL分子链在其表面附生结晶,从而产生“物理铆合”作用,显著提高二者之间的界面粘结性(Ind. Eng. Chem. Res.2013. 52, 15824-8)。研究人员继而研究了注塑过程中石墨烯对PCL分子取向与结晶的影响,发现在附生结晶和空间限制双重作用下PCL分子链的松弛抑制现象(Compos. Sci. Technol.http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2014.03.012),这为制备高各向异性高分子复合材料提供了基础。研究人员还通过静电吸附制备了UHMWPE/石墨烯抗静电复合材料,由于形成了石墨烯三维网络结构,所以具有较低的导电逾渗值(Compos. Sci. Technol.2013. 89, 180-5;中国发明专利申请号:201310317580.2)。以上研究得到国家自然科学基金(51273210;51273207;51003117)和宁波市重点科技创新团队(2009B21008)的支持,并作为研究基础申请获批宁波市石墨烯产业化应用开发专项1项(2013B6009)。

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