多孔石墨烯电极技术取得重要进展

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日常生活中很多产品都离不开电池，但电池的充电速度和使用时间一直受到批评。美国华裔科学家在最新一期《美国科学》(American Science)上报道称，他们开发了一种多孔石墨烯复合电极技术，这是朝着开发充电速度快、电池寿命长的电池迈出的重要一步。

据新华社5月15日报道，美国加州大学洛杉矶分校的段剑锋教授表示，充电速度由功率密度决定，使用时间由能量密度决定。然而，对于现在的大多数电池来说，提高功率密度和提高能量密度通常是矛盾的。然而，以多孔石墨烯为三维框架结构，在表面均匀生长纳米粒子五氧化二铌制成的复合电极可以达到快速充电和长使用时间两个目的。

对于需要充电1小时的移动电话电池，通过使用这种电源将充电时间减少到10分钟是非常可能的，并且电池容量没有降低太多。例如，他说我们以前可能听说过类似的快速充电，但通常伴随着能量密度(使用时间)的显著降低。

锂离子电池是目前最主流的电池类型，但其能量密度和其他性能被认为接近极限。在过去的10年里，许多学术研究都集中在新的电极材料上，尤其是纳米结构电极材料。这些材料在实验中可以输出高能量或实现快速充电，但在商用设备中不能达到理想的性能。

石墨烯是从石墨材料中分离出来的二维晶体，由碳原子组成，具有优异的导电性。本研究采用三维多孔石墨烯结构和五氧化二铌作为电极材料，解决了相关技术难题，成功实现了高电池容量和超快速充放电的结合。

段剑锋表示:我们正在利用类似的原理，将三维多孔石墨烯与纳米硅、硫等高容量纳米材料复合。如果成功实施，有望将电池容量提高3至5倍以上，并进一步增加手机待机时间或电动汽车行驶距离。

他说，虽然仍有许多细节需要改进，生产工艺需要进一步优化，但它为实现大容量、大功率商用电池器件指明了一个可行的蓝图。