11月28日，三星宣布其開(kāi)發(fā)出了一種新型的鋰離子電池材料，在提高電池容量的同時(shí)能夠把充電速度提升到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的5倍。介紹此項(xiàng)技術(shù)的論文被發(fā)表在知名學(xué)術(shù)期刊《NatureCommuinication》上，題目為《用于快速充電和高體積能量密度鋰離子電池的石墨烯球》。

從標(biāo)題可以看出，該電池材料利用了石墨烯技術(shù)，石墨烯(Graphene)是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，所以又叫做單原子層石墨，它具有十分良好的強(qiáng)度、柔韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)特性，是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，因此被稱為“黑金”。

三星研發(fā)的石墨烯球是一種能夠在 SiOx 顆粒(納米硅基氧化物)的表面生長(zhǎng)石墨烯的小球，它的原理是利用CVD技術(shù)，即通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式，把兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)室內(nèi),然后使其相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到基片表面上。在試驗(yàn)中，研究人員以甲烷為碳源，在1000℃下與直徑 20-30nm 的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，二氧化硅顆粒被還原成為SiOx，進(jìn)而在顆粒表面包覆了一層石墨烯。

據(jù)三星的研究人員介紹，石墨烯雖然適合作為正極包覆材料以提高導(dǎo)電性，但是石墨烯片之間強(qiáng)烈的靜電作用力使其很難均勻分散在正極材料的表面，而研發(fā)石墨烯球就是為了解決這個(gè)難題，將其涂抹在鋰電池正極材料的表面可以形成一層保護(hù)層，從而提高材料的穩(wěn)定性。

經(jīng)過(guò)石墨烯球處理后的鋰電池材料，在大倍率下放電能力明顯高于沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的材料，同時(shí)還可以降低電極中導(dǎo)電劑的用量，提高電極的體積比容量，進(jìn)而增加鋰離子電池的體積能量密度。除了涂抹在鋰電池正極表面，石墨烯球還可單獨(dú)作為負(fù)極材料使用，使鋰離子電池獲得快速充電的能力，將充電時(shí)間從一個(gè)小時(shí)縮短到12分鐘。目前，三星已經(jīng)在韓國(guó)和美國(guó)申請(qǐng)了這項(xiàng)技術(shù)的專利。

相關(guān)分析人士表示，這是一項(xiàng)很有潛力的技術(shù)，但是距離商業(yè)化應(yīng)用和量產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走，電子級(jí)石墨烯的生產(chǎn)要面對(duì)很多技術(shù)難題，而且石墨烯球作為負(fù)極材料使用，會(huì)首次庫(kù)倫效率即放電效率較低等問(wèn)題，必須配合補(bǔ)鋰等制作工藝，而補(bǔ)鋰工藝在目前還不太成熟。不過(guò)，盡早布局電池技術(shù)絕對(duì)是正確的發(fā)向，在未來(lái)可以影響的領(lǐng)域也將相當(dāng)廣泛。

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