EYELA在汽車研究所石墨烯電池材料的凍干使用實例

石墨烯電池是什么？

石墨烯電池，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出的一種新能源電池。鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，開發出一種新的電池。這種新的電池可把數小時的充電時間壓縮至短短不到一分鐘。分析人士認為，未來一分鐘快充石墨烯電池實現產業化后，將帶來電池產業的變革，從而也促使新能源汽車產業的革新。

為什么需要石墨烯電池？

隨著電動汽車的*不斷增長，新的電池技術正在被應用，以提高它們的范圍和效率。石墨烯電池是一種可以應用于電動汽車的新技術。電動汽車大的問題之一是電動汽車使用的電池又大又重。這些電池需要很長時間才能充電，而且很快就會耗盡。為了解決這個問題，許多人都在尋找石墨烯電池作為解決方案。一種新的石墨烯電池，它有可能*改變電動汽車的面貌。石墨烯電池可以通過許多不同的方式改進現有的電池技術，比如增加電池壽命和性能。

石墨烯電池與鋰電池的區別

石墨烯電池與鋰電池大的區別，就是石墨烯電池的動力特性、電容量都要好于鋰電池，憑借石墨烯的特性可將電池容量提高45%，而充電速度提高至現有標準的五倍。充電10分鐘，能跑1000公里。

阻礙石墨烯電池面市的主要原因，量產化困難的主要原因在其內部。

| 全石墨烯電池成本十分高昂，而且制備難度大，幾乎不可能量產。現在公布的一些驚人數據基本都來自純度*的石墨烯電池，僅出現在概念階段或實驗室內；

| “摻雜石墨烯電池”在鋰電池上的作用是導電劑或電極嵌鋰材料，但與傳統的導電碳和石墨低廉的成本相比，前者帶來的性能提升不足以吸引各廠家；

| 石墨烯材料本身具有的高比表面積等性質，與現在的鋰離子電池工業的技術體系無法相容；

|  除此之外，其他材料的沖擊（比如硅在做負極上有著更高的理論容量）和分散工藝難度高等問題，都制約著石墨烯在鋰電池上的應用。

石墨烯電池并不是很成熟，大量的實驗研究仍然需要繼續

對石墨烯電池的研究仍在繼續，超級電容器的工作也可以利用石墨烯，并可能在不久的將來使傳統電池過時。超級電容器由三層組成。它有兩層石墨烯，中間層是一層電解質。超級電容薄膜非常薄，但非常堅固和穩定，它可以在很短的時間內釋放出令人印象深刻的能量，這是必要的，因為電動汽車需要額外的能量來快速的加速。

冷凍干燥成功制備出石墨烯氣凝膠

通過水熱法還原氧化石墨烯可得到具有豐富多孔結構的石墨烯氣凝膠。以石墨為原料，高錳酸鉀為氧化劑，通過超聲制備具有不同片徑的氧化石墨烯，采用一步水熱還原制備石墨烯水凝膠，將石墨烯水凝膠進行冷凍干燥制備石墨烯氣凝膠。

以石墨為原料，通過氧化、超聲再經水熱還原、冷凍干燥等步驟制備較理想的石墨烯氣凝膠。此方法具有操作簡單、易行、成本低、安全性能好、對環境污染小等優點。

將裝濃硫酸、高錳酸鉀和石墨粉反應制備氧化石墨，再將氧化石墨進行水熱還原：將氧化石墨分散于去離子水中，超聲，對其進行離心分離，將上層液體移入反應釜中反應。將產物取出，冷凍干燥即得石墨烯氣凝膠。

EYELA冷凍干燥機的優勢

l 真空泵根據冷卻溫度、真空度監測條件自動開始運轉。

l 連接紀錄儀后，可通過紀錄儀紀錄凍干曲線、真空度、溫度情況

l 運轉結束后，自動釋放真空，并且真空自動釋放時設置有空氣過濾器（0.2μm）。

l 如遇突然停電后來電，真空泵并不馬上進行工作，用以防止試料突沸，發生飛散。

l 采用桶式冷卻方式，可以取出解冰，而且便于清洗。

l 前面、側面均可自由開閉，便于對真空泵進行日常維護。

l 采用－80℃低溫干燥，使試料含水量低，取得良好的干燥效果。

l 采用透明機蓋便于觀察凍結情況，配置多岐管后容易確認試料的凍結狀態。

預見未來：石墨烯電池應用在新能源汽車上

市場觀察近的一項市場分析表明，到2023年，石墨烯電池的市場將擴大到約97億美元。隨著石墨烯電池技術變得越來越便宜，效率更高，在不久的將來，在電動汽車上看到它們也就不足為奇了。